非晶矽太陽能電池的製備方法
2023-06-04 21:05:31 3
專利名稱：非晶矽太陽能電池的製備方法
技術領域：
本發明屬於太陽能電池領域，尤其是一種非晶矽太陽能電池的製備方法。
背景技術：
隨著人們對能源的需求量也越來越大，可再生能源，特別是太陽能的利用成為解決能源問題的關鍵，其中利用光伏效應開發的太陽能電池得到了越來越廣泛的研究與應用，非晶矽太陽電池具有產業鏈短、製造成本低、製造能耗低、能源回收期短等優勢，成為未來太陽電池發展的重要方向之一。在非晶矽太陽電池結構中，其層級結構由下至上依次為 TCO玻璃層、P型半導體層、本徵半導體層、N型半導體層、背電極TCO層以及Al電極層；P 型半導體層為太陽光進入電池的窗口層，對太陽電池的性能具有重要影響。寬帶隙、高電導率的P型半導體層，可以建立起高的內建電場，改善太陽電池的短波響應，減小光損失。在非晶矽太陽電池的生產中，通常採用非晶矽碳合金材料，即在沉積過程中加入CH4氣體，實現帶隙的拓展，這種材料的帶隙約為2.0eV。本徵半導體層完成對光子的吸收，其帶隙為 1.7eV。如果在P型半導體層上直接沉積本徵半導體層，存在較大的帶隙不匹配，使得大量的載流子被俘獲在界面處，會影響電池的性能。此外，為了獲得高電導率的P型半導體層， 在沉積過程中通常採用較高的氫稀釋率，氫稀釋率的增大使得材料向微晶矽相靠近，與非晶矽相比，具有較大的晶粒，因此，在與非晶矽本徵層的界面處還存在著晶格的不匹配。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種非晶矽太陽能電池的製備方法，該製備方法簡單易行，有效減少載流子在界面處的聚集和俘獲，有利於光生電流的收集，提高太陽能電池的光電轉換效率及穩定性。本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的一種非晶矽太陽能電池的製備方法，其方法包括的步驟為(1)、P型半導體層成型在TCO玻璃層上採用RF-PECVD方法沉積P型半導體層；(2)、具有帶隙緩變功能的過渡層成型在P型半導體層上採用RF-PECVD方法沉積一具有帶隙緩變功能的過渡層，襯底溫度為200 250°C，首先向沉積爐內通入SiH4、CH4, H2氣體，氣體流量分別為lJSlpm，lSlpm，6Slpm，等待氣體混合均勻，並使得反應壓強達到 150 2001 並保持穩定後，開啟輝光進行沉積，輝光功率密度為0. 02 0. 03w/cm2 ；在沉積進行至50秒時，將CH4氣體的流量改為0. 8slpm, 100秒時將其流量改為0. 6slpm,隨後每增加50秒，流量減少0. klpm，直到沉積進行至250秒時，CH4氣體的流量為Oslpm，繼續輝光，輝光時間為50s，完成具有帶隙緩變功能的過渡層的成型；(3)、本徵半導體層以及N型半導體層成型在具有帶隙緩變功能的過渡層上採用 RF-PECVD方法依次沉積本徵半導體層以及N型半導體層；(4)、背電極TCO層以及Al電極層成型採用磁控濺射方法製備背電極TCO層以及 Al電極層，非晶矽太陽能電池製備完成。
而且，所述的具有帶隙緩變功能的過渡層的厚度為5 15nm。 而且，所述的P型半導體層、本徵半導體層以及N型半導體層成型均為非晶矽碳薄膜。而且，所述的背電極TCO層為摻雜的ZnO薄膜。本發明的優點和有益效果為1、本非晶矽太陽能電池的製備方法包括P型半導體層成型，具有帶隙緩變功能的過渡層成型，本徵半導體層以及N型半導體層成型，背電極TCO層以及Al電極層成型，在沉積具有帶隙緩變功能的過渡層的過程中，使得CH4的流量呈現階梯狀分布減小，實現從P型半導體層到本徵半導體層帶隙的緩變，減少載流子在界面處的聚集和俘獲，有利於光生電流的收集，並減少界面處的結構缺陷，提高電池的轉換效率及穩定性。2、本非晶矽太陽能電池的製備方法在P型半導體層和本徵半導體層之間引入具有帶隙緩變功能的過渡層，通過調整過渡層的沉積條件，實現帶隙和晶格結構的過渡和匹配，減少在界面處的結構缺陷，有利於改善非晶矽太陽電池的性能。3、本發明製備方法簡單易行，有效減少載流子在界面處的聚集和俘獲，有利於光生電流的收集，是一種有效提高太陽能電池的光電轉換效率及穩定性的非晶矽太陽能電池的製備方法。
圖1為本發明非晶矽太陽能電池的結構示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。一種非晶矽太陽能電池的製備方法，其方法包括的步驟為(1)、P型半導體層成型在TCO玻璃層7上採用RF-PECVD方法沉積P型半導體層 6 ；(2)、具有帶隙緩變功能的過渡層成型在P型半導體層上採用RF-PECVD方法沉積一具有帶隙緩變功能的過渡層，襯底溫度為200°C或者225°C或者250°C，首先向沉積爐內通入SiH4、CH4、H2氣體，氣體流量分別為1. 5slpm, lslpm，6slpm，等待氣體混合均勻，並使得反應壓強達到150 或者175 或者200 並保持穩定後，開啟輝光進行沉積，輝光功率密度為0. 02w/cm2或者0. 025w/cm2或者0. 03w/cm2 ；在沉積進行至50秒時，將CH4氣體的流量改為0. 8slpm, 100秒時將其流量改為0. 6slpm,隨後每增加50秒，流量減少0. 2slpm,直到沉積進行至250秒時，CH4氣體的流量為Oslpm，繼續輝光，輝光時間為50s，完成具有帶隙緩變功能的過渡層的成型，具有帶隙緩變功能的過渡層的厚度為5 15nm ；(3)、本徵半導體層以及N型半導體層成型在具有帶隙緩變功能的過渡層上採用 RF-PECVD方法依次沉積本徵半導體層4以及N型半導體層3 ；(4)、背電極TCO層以及Al電極層成型採用磁控濺射方法製備背電極TCO層2以及Al電極層1，非晶矽太陽能電池製備完成。上述P型半導體層、本徵半導體層以及N型半導體層成型均可以為非晶矽碳薄膜，背電極TCO層為摻雜的ZnO薄膜。
權利要求
1.一種非晶矽太陽能電池的製備方法，其特徵在於該方法包括的步驟為(1)、P型半導體層成型在TCO玻璃層上採用RF-PECVD方法沉積P型半導體層；(2)、具有帶隙緩變功能的過渡層成型在P型半導體層上採用RF-PECVD方法沉積一具有帶隙緩變功能的過渡層，襯底溫度為200 250°C，首先向沉積爐內通入SiH4、CH4, H2氣體，氣體流量分別為lJSlpm，lSlpm，6Slpm，等待氣體混合均勻，並使得反應壓強達到 150 2001 並保持穩定後，開啟輝光進行沉積，輝光功率密度為0. 02 0. 03w/cm2 ；在沉積進行至50秒時，將CH4氣體的流量改為0. 8slpm, 100秒時將其流量改為0. 6slpm,隨後每增加50秒，流量減少0. klpm，直到沉積進行至250秒時，CH4氣體的流量為Oslpm，繼續輝光，輝光時間為50s，完成具有帶隙緩變功能的過渡層的成型；(3)、本徵半導體層以及N型半導體層成型在具有帶隙緩變功能的過渡層上採用 RF-PECVD方法依次沉積本徵半導體層以及N型半導體層；G)、背電極TCO層以及Al電極層成型採用磁控濺射方法製備背電極TCO層以及Al 電極層，非晶矽太陽能電池製備完成。
2.根據權利要求1所述的非晶矽太陽能電池的製備方法，其特徵在於所述的具有帶隙緩變功能的過渡層的厚度為5 15nm。
3.根據權利要求1所述的非晶矽太陽能電池的製備方法，其特徵在於所述的P型半導體層、本徵半導體層以及N型半導體層成型均為非晶矽碳薄膜。
4.根據權利要求1所述的非晶矽太陽能電池的製備方法，其特徵在於所述的背電極 TCO層為摻雜的ZnO薄膜。
全文摘要
本發明涉及一種非晶矽太陽能電池的製備方法，其步驟為(1)、P型半導體層成型在TCO玻璃層上採用RF-PECVD方法沉積P型半導體層；(2)、具有帶隙緩變功能的過渡層成型；(3)、本徵半導體層以及N型半導體層成型；(4)、背電極TCO層以及Al電極層成型，非晶矽太陽能電池製備完成。本發明製備方法簡單易行，有效減少載流子在界面處的聚集和俘獲，有利於光生電流的收集，是一種有效提高太陽能電池的光電轉換效率及穩定性的非晶矽太陽能電池的製備方法。
文檔編號H01L31/20GK102437253SQ20111045122
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者曹麗冉, 郭增良 申請人:天津市津能電池科技有限公司