一種晶體矽異質結疊層太陽電池的製作方法
2023-09-20 20:51:50 1
專利名稱：一種晶體矽異質結疊層太陽電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的晶體矽異質結疊層太陽電池，屬於太陽能、微電子和太陽電池製造工業。
背景技術：
採用非晶矽和晶矽結合獲得的異質結太陽電池已獲得極大地成功，2010年，日本三洋電子的晶矽異質結太陽電池(HIT太陽電池)最高效率已經達到23%。理論分析，晶矽太陽電池的效率可以達到四％，可見，電池的效率還有一定的提高空間。除了矽材料本身的質量導致的載流子複合、少子壽命降低，進而影響了電池效率的因素之外，這類異質結太陽電池的效率損失主要發生在正背面的非晶矽薄膜中、以及非晶矽薄膜與晶矽的交界面上。如果要進一步提高效率，必須要優化正、背面的非晶薄膜，包括選擇更合適的光學禁帶寬度和電學遷移率等。中國發明專利ZL20041005^58.9公布了採用該技術製備出非晶矽和晶體矽異質結太陽電池的成果。但該專利僅僅採用了非晶矽薄膜與晶體矽形成異質結的結構，沒有深入地考慮如何利用好光波波長的長波段和短波段的光子。本專利是對專利 ZL200410052858. 9的一個補充，採用了不同光學禁帶寬度的材料與晶體矽構成異質結太陽電池，實現更寬的光譜響應，達到提高太陽電池效率的最終目的。實現本專利所描述的非晶和晶體矽異質結結構，同樣可以採用中國發明專利 ZL200410052858. 9所公布的技術，就是熱絲化學氣相沉積，但也可以採用傳統的等離子增強化學氣相沉積技術。相比而言，熱絲化學氣相沉積更具優勢，因為它可以實現高速高質量沉膜的大規模生產的目標。實用新型專利內容本實用新型目的在於提供一種新型的晶體矽異質結疊層太陽電池，解決和補充現有電池結構和技術的不足和缺陷。本實用新型採用如下技術方案晶體矽異質結疊層太陽電池，包括有晶體矽原片，其特徵在於所述的晶體矽原片的正、背面分別沉積有本徵非晶矽薄膜，所述的本徵非晶矽薄膜的表面分別沉積有重摻雜P 型SiC薄膜、重摻雜非晶Ge薄膜，並分別形成異質結，重摻雜P型SiC薄膜、重摻雜非晶Ge 薄膜的表面分別沉積有透明導電薄膜，所述的透明導電薄膜上分別製備有正、背面電極。本實用新型的有益效果是本實用新型採用多晶矽材料製備晶體矽非晶矽薄膜異質結太陽電池，目前世界上還沒有該類電池的大規模生產和銷售，採用能帶工程技術，和寬帶隙和窄帶隙的碳-矽-鍺元素的合金薄膜材料，運用量子阱的能帶工程技術降低光學的有效帶寬，拓寬太陽電池的光譜響應寬度，使電池的長波端的光譜響應閾值從晶體矽的900nm延長到紅外2000nm，短波端的光譜響應閾值也從360nm擴展到320nm。
圖1為本實用新型電池結構圖。1、晶體矽原片2和4、本徵非晶矽薄膜3、高摻雜ρ型非晶SiC薄膜5、高摻雜的非晶Ge薄膜6和7、分別為透明導電薄膜8和9、分別為兩個面的柵線電極。
具體實施方式
晶體矽異質結疊層太陽電池，包括有晶體矽原片1，晶體矽原片1的正、背面分別沉積有本徵非晶矽薄膜2、4，本徵非晶矽薄膜2、4的表面分別沉積有高摻雜P型SiC薄膜 3、高摻雜非晶Ge薄膜5，並分別形成異質結，高摻雜P型SiC薄膜3、高摻雜非晶Ge薄膜5 的表面分別沉積有透明導電薄膜6、7，所述的透明導電薄膜上分別製備有正、背面柵線電極 8、9。本實用新型是採用單晶矽片為主體材料，在正面沉積禁帶寬度大於1. 14eV的非晶SiC薄膜3，和在背面沉積禁帶寬度小於1. 14eV的非晶Ge薄膜5。由於非晶矽薄膜2和4的禁帶寬度為1. 6eV，也就是說，非晶矽可以阻擋部分波長小於700nm的光子入射到晶矽材料中。而非晶SiC薄膜3的禁帶寬度為2. 5eV,如果採用這樣的寬禁帶(2. 5eV)的非晶SiC薄膜3，可將這個限制從700nm往短波的方向推進到490nm。在背面也還可以沉積禁帶寬度小於1. 6eV的非晶鍺G薄膜5，非晶鍺G薄膜5的禁帶寬度小到1. leV，其對波長在SOOnm到1120nm的紅外光具有部分吸收，通過這樣的結構設計，最終改善紅外波段的光譜響應。
權利要求1.晶體矽異質結疊層太陽電池，包括有晶體矽原片，其特徵在於所述的晶體矽原片的正、背面分別沉積有本徵非晶矽薄膜，所述的本徵非晶矽薄膜的表面分別沉積有重摻雜P 型SiC薄膜、重摻雜非晶Ge薄膜，並分別形成異質結，重摻雜P型SiC薄膜、重摻雜非晶Ge 薄膜的表面分別沉積有透明導電薄膜，所述的透明導電薄膜上分別製備有正、背面電極。
專利摘要本實用新型公開了一種新型的晶體矽異質結疊層太陽電池結構，包括有晶體矽原片，所述的晶體矽原片的正、背面分別沉積有本徵非晶矽薄膜，本徵非晶矽薄膜的表面分別沉積有重摻雜P型SiC薄膜、重摻雜非晶Ge薄膜，並分別形成異質結，重摻雜P型SiC薄膜、重摻雜非晶Ge薄膜的表面分別沉積有透明導電薄膜，所述的透明導電薄膜上分別製備有正、背面電極。非晶SiC薄膜和非晶Ge薄膜的沉積工藝是熱絲化學氣相沉積技術，該工藝具有高速、高質量沉積薄膜的優點，適合大規模產業化生產。
文檔編號H01L31/0336GK202103076SQ20112004212
公開日2012年1月4日 申請日期2011年2月21日 優先權日2011年2月21日
發明者丁開順, 劉志勇, 劉霞, 周之斌, 周恩哲, 周金蓮, 張成停, 方健, 楊健, 林雁, 童朝俊 申請人:蕪湖明遠新能源科技有限公司