一種高光電轉化效率的薄膜太陽能電池的製作方法
2023-04-26 21:20:21 1
專利名稱：一種高光電轉化效率的薄膜太陽能電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種薄膜太陽能電池及其製備方法，尤其是一種提高光電轉化效率的薄膜太陽能電池及其製備方法。
背景技術：
晶體矽電池成本居高不下，促使商家越來越關注薄膜太陽能電池的研究和發展，而對於薄膜電池而言如何提高其光電轉化效率一直是PV行業研究的重點和難點。
迄今為止矽基太陽能電池都是靠p-n結的光生伏特效應工作的，從原理上看電池性能的高低主要取決於入射陽光能被吸收多少，光生載流子能否有效的產生並收集，具體的則由材料、器件結構和工藝技術的優劣而定。
要提高薄膜太陽能電池的光電轉化效率，除了要提高薄膜質量之外，很重要
的一個方面就是提高薄膜電池的光利用率。目前可以考慮兩種方法第一種是提
高入射進入電池的光子數，減少電池表面的反射光子，通常是採用前電極的絨面設計理念或者採用減反射塗層，上述的方式均可以有效的減小入射光表面對光的反射作用，提高了入射光進入電池的光通量，其中表面織構化是通用也是最實用的措施。
第二種方法是改善器件的結構，增加背電極對透射光的反射作用，增長太陽光在吸收層傳播的路徑長度，通常的方法就是採用金屬背電極來增強對透射光的反射作用。
金屬背電極的反射作用在一定程度上減少了由於薄膜電池偏薄所引起光的
透射損失；但金屬電極與Si直接接觸會造成金屬原子擴散到Si薄膜內，造成Si薄膜的質量下降，有時反而降低了電池的光電轉化效率，另外由於金屬電極本身材料的消光係數比較大，對長波區的入射光有很強的吸收作用，造成藍光之外的光子得不到有效的反射，使得入射光子得不到最大效率的應用。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種提高光電轉化效率的薄膜太陽能電池及其製備方法。
為了達到上述目的，本實用新型所採取的技術方案為
一種高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，包括有玻璃襯底、氧化錫摻氟透明 導電薄膜層、P型非晶矽薄膜層、I型非晶矽薄膜層、N型非晶矽薄膜層、金屬 背電極，其特徵在於所述的N型非晶矽薄膜層、金屬背電極之間有氧化鋅摻 鋁透明導電薄膜層。
所述的高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，其特徵在於所述的氧化鋅摻鋁 透明導電薄膜層的材料鋁含量約為1%~10%;所述的金屬背電極為金屬鋁或銀膜 層。
所述的高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，其特徵在於所述的P型、I型、
N型非晶矽薄膜層總厚度約為100~1000nm 。
所述的高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，其特徵在於氧化鋅摻鋁透明導
電薄膜層厚度約為100 1000nrn，金屬背電極厚度約為50 500nrn。
一種高光電轉化效率的薄膜太陽能電池的製備方法，所述的方法包括以下步
驟
(1) 在玻璃襯底的氧化錫慘氟透明導電薄膜層上依次製備P型、I型、N 型非晶矽薄膜層；
(2) 將沉積有P型、I型、N型非晶矽薄膜層的導電玻璃，放置固定在磁 控濺射立式支架上，送入濺射反應室系統；
(3) 利用真空泵組將濺射反應室系統背底抽真空至<10—5 Torr，通入反應氣 體，打開直流或中頻電源開始起輝，在N型非晶矽薄膜層上沉積氧化鋅慘鋁透 明導電薄膜層；
(4) 在沉積完成的氧化鋅慘鋁透明導電薄膜層上繼續濺射沉積一層金屬鋁 或銀膜層，完成電池的製備。
採用等離子體增強化學汽相沉積法，在導電玻璃襯底上沉積所述的P型、I 型、N型非晶矽薄膜層。
如圖2，通過氧化鋅摻鋁(AZO) /金屬背電極(Metal)複合背反射電極以 增強背電極對長波段光的反射作用。其中AZO/Metal複合背反射電極不但可以 使I型層的光吸收效率增強，從而增大短路電流，提高電池的轉化效率，而且可以進一步減薄I型層，改善電池的穩定性；此外，氧化鋅摻鋁可以阻擋金屬背 電極元素如Ag或Al向電池層的擴散，改善電池界面及電池性能。
前電極絨面的設計所使用的是氧化錫摻氟(Sn02: F)透明導電玻璃；方 塊電阻為IOQ左右；
氧化鋅摻鋁透明導電薄膜層的材料的基質為氧化鋅，摻鋁約為1%~10%。
本實用新型的優點為-
(1) 避免了金屬電極與Si薄膜的直接接觸，有效的阻擋了金屬電極對N型
矽薄膜的毒化作用，。
(2) 改善了金屬背電極對入射光尤其是藍光以外長波區域入射光的反射作 用，增強了薄膜電池對太陽光的利用率，提高了電池的光電轉化效率。
(3) 由於所鍍氧化鋅慘鋁AZO薄膜比較薄，透光性好，自身不會影響入射 光的損失和載流子的傳輸。
(4) 同傳統工藝相比，電池短路電流增加了5%左右。電池效率比傳統工藝 的電池大為提高。
圖1為傳統薄膜電池的結構。
圖2為本實用新型薄膜太陽能電池的結構圖。
具體實施方式
一種高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，包括有玻璃襯底l、透明導電薄膜 層2、 P型非晶矽薄膜層3、 I型非晶矽薄膜層4、 N型非晶矽薄膜層5、金屬背 電極6，所述的N型非晶矽薄膜層5、金屬背電極6之間有氧化鋅摻鋁透明導電 薄膜層7。
所述的氧化鋅摻鋁透明導電薄膜層7的材料摻鋁約為1-5%左右；所述的金 屬背電極6為金屬鋁膜層。 .
一種高光電轉化效率的薄膜太陽能電池的製備方法，所述的方法包括以下步
驟
(1)在玻璃襯底1上的氧化錫摻氟透明導電薄膜層2上，採用等離子體增 強化學汽相沉積法依次製備P型、I型、N型非晶矽薄膜層3、 4、 5; P型、I 型、N型膜層總厚度約為100 1000nrn。(2) 將沉積有P型、I型、N型非晶矽薄膜層3、 4、 5的導電玻璃，放置 固定在磁控濺射立式支架上，送入濺射反應室系統；
(3) 利用真空泵組將濺射反應室系統背底抽真空至<10-5 Torr，通入反應氣 體，打開直流或中頻電源開始起輝，在N型非晶矽薄膜層5上沉積氧化鋅摻鋁 透明導電薄膜層7;
(4) 在沉積完成的氧化鋅摻鋁透明導電薄膜層7上繼續濺射沉積一層金屬 鋁或銀膜層6，完成電池的製備。
氧化鋅摻鋁透明導電薄膜層7厚度約為100 1000nrn、金屬背電極6厚度厚 度約為50 500nrn。
權利要求1、一種高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，包括有玻璃襯底、氧化錫摻氟透明導電薄膜層、P型非晶矽薄膜層、I型非晶矽薄膜層、N型非晶矽薄膜層、金屬背電極，其特徵在於所述的N型非晶矽薄膜層、金屬背電極之間有氧化鋅摻鋁透明導電薄膜層。
2、 根據權利要求1所述的高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，其特徵在於:所述的金屬背電極為金屬鋁或銀膜層。
3、 根據權利要求1所述的高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，其特徵在於:所述的P型、I型、N型非晶矽薄膜層總厚度約為100 1000nrn 。
4、 根據權利要求1所述的高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，其特徵在於 氧化鋅摻鋁透明導電薄膜層厚度約為100 1000nm，金屬背電極厚度約為 50~500nm。
專利摘要本實用新型涉及一種高光電轉化效率的薄膜太陽能電池，包括有玻璃襯底、氧化錫摻氟透明導電薄膜層、P型非晶矽薄膜層、I型非晶矽薄膜層、N型非晶矽薄膜層、金屬背電極，所述的N型非晶矽薄膜層、金屬背電極之間有氧化鋅摻鋁透明導電薄膜層。在濺射Al或Ag背電極之前，採用磁控濺射的方法，沉積一層氧化鋅摻鋁(AZO)透明導電薄膜。這種新型的電池結構，相對於傳統的電池結構，短路電流增大了5％左右。
文檔編號H01L31/0224GK201402813SQ200920142680
公開日2010年2月10日 申請日期2009年1月12日 優先權日2009年1月12日
發明者峰 沈, 毅 羅, 趙建華, 陳良範, 磊 馬, 瑞 龔 申請人:普樂新能源(蚌埠)有限公司