專(zhuān)利名稱(chēng)：ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池及其制備方法，特別是一種ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng) 能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
利用光伏特性制備太陽(yáng)能電池具有廣泛的應(yīng)用前景，已形成經(jīng)濟(jì)效益可觀的產(chǎn) 業(yè)。目前使用的太陽(yáng)能電池可分為硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池、聚合物多 層修飾電極型太陽(yáng)能電池、納米晶太陽(yáng)能電池四大類(lèi)，其中硅太陽(yáng)能電池是目前發(fā)展最成 熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。 [OOOS] (1)硅太陽(yáng)能電池 硅太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng) 能電池三種。單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效 率為23%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%。但由于單晶硅成本價(jià)格高，大幅度降低其成本很困 難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽(yáng)能電池的替代產(chǎn)品。 多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗(yàn)室最 高轉(zhuǎn)換效率為18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池成本低重量 輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退 效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。
(2)多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池 多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、碲化鎘及 銅_銦_硒薄膜電池等。硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效 率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重 的污染，因此，并不是晶體硅太陽(yáng)能電池最理想的替代產(chǎn)品。砷化鎵(GaAs)III-V化合物電 池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)28%， GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率， 抗輻照能力強(qiáng)，對(duì)熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價(jià)格不菲，因而在 很大程度上限制了 GaAs電池的普及。銅銦硒薄膜電池(簡(jiǎn)稱(chēng)CIS)有適合光電轉(zhuǎn)換效率，不 存在光致衰退問(wèn)題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)， 將成為今后發(fā)展太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向。但由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這 類(lèi)電池的發(fā)展又必然受到限制。
(3)聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池 以有機(jī)聚合物代替無(wú)機(jī)材料是剛剛開(kāi)始的一個(gè)太陽(yáng)能電池制造的研究方向。由于 有機(jī)材料柔性好，制作容易，材料來(lái)源廣泛，成本低等優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)大規(guī)模利用太陽(yáng)能，提供 廉價(jià)電能具有重要意義。但目前不論是使用壽命，還是電池效率都不能和硅太陽(yáng)能電池相 比。
(4)納米晶太陽(yáng)能電池 納米Ti02晶體化學(xué)能太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的工藝及穩(wěn)定
4以上，制作成本僅為硅太陽(yáng)能電池的1/5 1/10.壽命能 達(dá)到20年以上。但由于此類(lèi)電池的研究和開(kāi)發(fā)剛剛起步，估計(jì)不久的將來(lái)會(huì)逐步走上市 場(chǎng)。 硅的禁帶寬度為1. 1電子伏，3C-碳化硅的禁帶寬度為2. 3電子伏，氧化鋅的禁帶 寬度為3. 36電子伏，由這三種材料組成太陽(yáng)能電池可以涵蓋太陽(yáng)光譜的范圍，能充分地利 用太陽(yáng)能。其中，Si是一種成本較為低廉的襯底材料，用途十分廣泛。而ZnO是近年來(lái)新發(fā) 展起來(lái)的受到廣泛重視的一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，在光電信息功能領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前 景。如果能利用Si襯底來(lái)外延ZnO薄膜，一方面可以降低成本，利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；同時(shí)，也 將有利于與ZnO器件的光電合成，更廣泛地開(kāi)發(fā)ZnO基光電器件。然而由于ZnO與Si襯底 之間存在較大的晶格失配和熱失配，所以很難在Si基片上直接外延出高質(zhì)量的ZnO單晶薄 膜。SiC的晶格常數(shù)以及熱膨脹系數(shù)與ZnO相似，因此利用SiC作為ZnO薄膜的襯底材料， 技術(shù)上實(shí)現(xiàn)較為容易。 目前，將ZnO用在太陽(yáng)能電池方面主要有以下幾方面的工作
(1)高摻雜的ZnO薄膜有很低的電阻率和很高的可見(jiàn)光透過(guò)率，在紅外區(qū)域有極 高的反射率。因此，在各種太陽(yáng)能電池中，常用來(lái)做成太陽(yáng)能電池的透明導(dǎo)電電極。如(a) J. C. Lee， K. H. Kang， S. K. Kim， et al. ， Sol. Energy Mater. Sol. Cells 64(2000) 185 ; (b)
A. Gupta，A. D. Compaan， Appl. Phys. Lett. 85(2004)684 ; (c)M. A. Contreras，K. Ramanathan， et al. ， Prog. Photovolt :Res. Appl. 13 (2005) 209。 (2)n型Zn0與n型Si構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。如(a)H. Kobayashi， H. Mori， T. Ishida， et al. ， J. Appl. Phys. 77(1995) 1301 ; (b)D. G. Baik， S. M. Cho， Thin Solid Films354(1999)227。 (3)n型的ZnO與p型的CuInSe2， Cu20或者p型摻雜的有機(jī)材料形成的異質(zhì)結(jié)電 池。在此類(lèi)的太陽(yáng)能電池中，ZnO薄膜一方面作為透明窗口而存在，另一方面作為異質(zhì)結(jié)的 一部分形成勢(shì)壘。如(a)周炳卿內(nèi)蒙古師大學(xué)報(bào)自然科學(xué)版30(2001)307 ;(b)H.Tanaka， T. Shimakawa，T.Miyata，A卯l. et al. ， Surf. Sci. 244 (2005) 568 ;(c)J.H. SchOn, Ch. Kloc，
B. Batlogg， Appl. Phys. Lett. 77 (2000) 2473。
另外，利用SiC生長(zhǎng)ZnO的工作有 2004年"Japanese Journal of Applied physics Part l-regular p鄰ers short notes &review p即ers， 43 (2004)plll4-1117"報(bào)導(dǎo)了在6H_SiC單晶基片上制備 ZnO薄膜的結(jié)果，主要研究它們的發(fā)光特性，目的是制備發(fā)光二極管等光發(fā)射器件。2004年 Jounal of Synthetic Crystal, Vol. 33 (4) ， p545_548以及2005年Thin Solid Films, Vol478(l-2)， P218-222報(bào)到了用SiC過(guò)渡層生長(zhǎng)ZnO薄膜，研究其發(fā)光特性；此外，也有 在ZnO和Si之間設(shè)置過(guò)渡層的做法，例如，在"Journal of the Korean physicalsociety 32 (1998) S1741-S1743"中，報(bào)導(dǎo)了具有Zn0/A1N/Si結(jié)構(gòu)的材料，主要用于聲波到器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法。 本發(fā)明提供的Zn0/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括襯底層、位于所述襯底層之上
的SiC層和位于所述SiC層之上的ZnO層。
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上述ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池可只由上述三層組成。所述構(gòu)成襯底層的材料為Si片。所述襯底層的厚度為3-4毫米，優(yōu)選3毫米；所述SiC層的厚度為500-3000納米，優(yōu)選1500納米，具體可為500-1000納米、500-1500納米、1000-3000納米、1000-1500納米、1000-3000納米或1500-3000納米；所述ZnO層的厚度為300-2000納米，優(yōu)選1000納米，具體可為300-500納米、300-800納米、300_1000納米、500_800納米、500_1000納米、500-2000納米、800-1000納米或800-2000納米。 本發(fā)明提供的制備上述ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的方法，包括如下步驟
1)在所述襯底層上外延生長(zhǎng)SiC層； 2)在所述SiC層上外延生長(zhǎng)ZnO層，得到本發(fā)明提供的ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。 該方法的步驟1)中，所述外延生長(zhǎng)SiC層的方法為化學(xué)氣相淀積方法或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法(英文簡(jiǎn)稱(chēng)為MOCVD)。所述化學(xué)氣相沉積或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法中，選用氫氣作為載氣，選用硅烷和丙烷作為反應(yīng)源，選用鋁源作為摻雜劑；所述鋁源為三甲基鋁；所述硅烷的流量為60-100毫升/分鐘，優(yōu)選80毫升/分鐘，所述丙烷的流量為1-3毫升/分鐘，優(yōu)選2毫升/分鐘；所述三甲基鋁的流量為2-5毫升/分鐘，優(yōu)選3毫升/分鐘；沉積的溫度為1100-1350。C，優(yōu)選1300°C ;沉積的時(shí)間為40-90分鐘，優(yōu)選60分鐘;
SiC層的結(jié)晶質(zhì)量主要由溫度決定，溫度越高，SiC薄膜的結(jié)晶質(zhì)量越高；同時(shí)，SiC薄膜的厚度也對(duì)結(jié)晶起到一定的影響。當(dāng)薄膜厚度提高時(shí)，結(jié)晶質(zhì)量有一定的提高。在制備SiC過(guò)渡層的過(guò)程中，改變生長(zhǎng)時(shí)的C3Hs和SilV流量，以及生長(zhǎng)時(shí)間可以得到不同厚度以及不同結(jié)晶質(zhì)量的SiC薄膜。若增大C3H8或SiH4的流量，或者延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間均能使SiC層的厚度得到增加，結(jié)晶質(zhì)量也能得到相應(yīng)的提高。 所述步驟2)中，所述外延生長(zhǎng)ZnO層的方法為化學(xué)氣相沉積方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法或反應(yīng)濺射方法。 所述化學(xué)氣相沉積方法和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法中，選用氮?dú)庾鳛檩d氣，選用水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳和二氧化氮中的至少一種作為氧源，選用二乙基鋅作為另一反應(yīng)源，選用鋁源作為摻雜劑；所述氮?dú)獾牧髁繛閘-3升/分鐘，優(yōu)選2升/分鐘；沉積的溫度為300-700°C ，優(yōu)選500°C ，沉積的時(shí)間為40-80分鐘，優(yōu)選60分鐘；所述氧源和所述二乙
基鋅的摩爾比為i : i-i : 4，優(yōu)選i : 2。 在用化學(xué)氣相淀積方法制備ZnO層時(shí)，改變N2總流量以及生長(zhǎng)時(shí)間可得到不同厚度以及不同表面形貌的ZnO薄膜。若增大^總流量，可以加快反應(yīng)速率，同時(shí)，表面也會(huì)變得更加平整。 所述反應(yīng)濺射方法中，選用含鋁的鋅鈀或者同時(shí)用鋁靶和鋅鈀作為靶材；所述含
鋁的鋅鈀中，鋁和鋅的重量比為0. 1% ;所述鋁耙和鋅鈀中，鋁和鋅的重量比為0. 1% ;選用
氧氣作為反應(yīng)氣體，選用氬氣作為濺射氣體。所述含鋁的鋅鈀中，鋁和鋅的重量比為0. 1 % ，所述氧氣和氬氣的壓力比為1 : 2-1 : 6，優(yōu)選1 : 4，濺射的壓力為300-1000Pa，優(yōu)選500Pa，沉積的溫度為200-45(TC，優(yōu)選35(TC，濺射的功率為20-200W，優(yōu)選150W，濺射的時(shí)間為O. 5-2小時(shí)，優(yōu)選l小時(shí)。 上述制備方法的兩步驟中，在保證樣品不受到空氣污染的情況下，Si襯底上外延SiC和SiC上外延ZnO的兩步生長(zhǎng)過(guò)程可 別在不同的樣品制備系統(tǒng)中完成，但如果能在同一個(gè)具有多個(gè)反應(yīng)室的系統(tǒng)中完成制備，不僅可避免樣品在不同系統(tǒng)之間傳輸過(guò)程中可能受到的污染，同時(shí)也可克服了在同一反應(yīng)室中生長(zhǎng)不同材料受到的交叉污染，這將更有利提高半導(dǎo)體薄膜的質(zhì)量，提高器件的性能。此外，在所述步驟l)之前，可先將襯底硅片進(jìn)行清洗，以去除硅片表面的氧化物及其他雜質(zhì)。 本發(fā)明利用SiC作為硅襯底和氧化鋅薄膜層之間的過(guò)渡層，很好地減少了異質(zhì)外延由于晶格失配和熱脹系數(shù)失配所造成的晶格缺陷，從而提高了 ZnO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量；由于SiC/Si材料的外延技術(shù)較為成熟，成本相對(duì)比較低廉，在此基礎(chǔ)上外延ZnO薄膜容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而在SiC上外延的ZnO薄膜比在Si基片上直接外延出的ZnO薄膜的結(jié)晶程度有了很大的提高，光電特性也大大改善。 本發(fā)明提供的ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，克服了薄膜生長(zhǎng)中的晶格失配問(wèn)題，解決在硅基片上生長(zhǎng)碳化硅和氧化鋅的異質(zhì)外延難題，提高了異質(zhì)外延薄膜的結(jié)晶質(zhì)量。同時(shí)，由于該太陽(yáng)能電池中硅、碳化硅和氧化鋅三種材料的禁帶寬度具有階梯分布的特點(diǎn)，能夠充分利用太陽(yáng)光從紫外到紅外的很寬的光譜范圍，從而能夠提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，比直接用ZnO/Si做成的太陽(yáng)能電池提高了 1倍。因而，本發(fā)明提供的ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例，下述實(shí)施例中如無(wú)特別說(shuō)明，均為常規(guī)方法。 實(shí)施例1、制備本發(fā)明提供的ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池 1)將Si基片清洗完畢后，放入MOCVD系統(tǒng)的預(yù)置真空室，將預(yù)置真空室中的Si基片通過(guò)送樣機(jī)構(gòu)送入高溫反應(yīng)室，用去除Si襯底表面的氧，然后利用硅烷和丙烷作為反應(yīng)源，三甲基鋁為摻雜源，在氫氣氣氛下，于135(TC下氣相沉積SiC層；其中，硅烷和丙烷的流量分別為80毫升/分鐘和2毫升/分鐘，氫氣流量2升/分鐘，淀積15分鐘后通入三甲基鋁，其源溫為2(TC，流量為2毫升/分鐘，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中反應(yīng)室中壓力為5000Pa，沉積時(shí)間1小時(shí)后得到厚度為1000納米的SiC層。 2)利用送樣機(jī)構(gòu)將步驟1)制備所得具有SiC過(guò)渡層的基片從高溫反應(yīng)室移入ZnO反應(yīng)室，在氮?dú)鈿夥障?，利用水蒸氣和二乙基鋅(DEZ)作為反應(yīng)源，于50(TC下氣相沉積ZnO層；其中，水蒸氣和二乙基鋅的摩爾比為l : 2，氮?dú)獾牧髁繛?升/分鐘；在沉積開(kāi)始后15分鐘通入三甲基鋁為摻雜源，其源溫為2(TC，流量為2毫升/分鐘；反應(yīng)室中壓力為2000Pa，沉積1小時(shí)后得到厚度為500納米的ZnO層。 按照常規(guī)方法對(duì)該太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得該太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)12%以上。 實(shí)施例2、制備本發(fā)明提供的ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池 1)將Si基片清洗完畢后，放入CVD系統(tǒng)的管式爐中，然后利用硅烷和丙烷作為反應(yīng)源，常壓下在氫氣氣氛中于135(TC下氣相沉積SiC層；其中，硅烷和丙烷的流量分別為80毫升/分鐘和2毫升/分鐘，氫氣的流量為2升/分鐘，沉積15分鐘后通入三甲基鋁，其源溫為2(TC，流量為2毫升/分鐘。全部沉積時(shí)間為40分鐘后得到厚度為1000納米的SiC層。
2)停止通硅烷和丙烷，將溫度降至500°C ，然后通入摩爾比為1 : 2的水蒸氣和二 乙基鋅，開(kāi)始淀積Zn0薄膜，10分鐘后通入源溫為2(TC的三甲基鋁，流量為2毫升/分鐘， 生長(zhǎng)40分鐘后得到厚度為800納米的ZnO層。 按照常規(guī)方法對(duì)該太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得該太陽(yáng)能電池的光 電轉(zhuǎn)換效率為10%以上。 實(shí)施例3、制備本發(fā)明提供的ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池 1)將Si基片清洗完畢后，放入MOCVD系統(tǒng)的預(yù)置真空室，將預(yù)置真空室中的Si基 片通過(guò)送樣機(jī)構(gòu)送入高溫反應(yīng)室，用去除Si襯底表面的氧，然后利用硅烷和丙烷作為反應(yīng) 源，三甲基鋁為摻雜源，在氫氣氣氛下，于110(TC下氣相沉積SiC層；其中，硅烷和丙烷的流 量分別為50毫升/分鐘和2毫升/分鐘，氫氣的流量為2升/分鐘，沉積15分鐘后通入三 甲基鋁，其源溫為20°C ，流量為3毫升/分鐘，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中反應(yīng)室中壓力為lOOOPa，沉 積60分鐘后得到厚度為800納米的SiC層。 2)將步驟1)制備所得的具有SiC過(guò)渡層的基片從MOCVD系統(tǒng)移入濺射系統(tǒng)制備 ZnO薄膜。用含鋁O. 1%鋅鈀作為靶材，濺射氣體為氬氣，反應(yīng)氣體為氧氣。生長(zhǎng)時(shí)，壓力為 500Pa，氧氣和氬氣的壓力比為1 : 4，沉積溫度為35(TC，濺射功率為50W，濺射時(shí)間為1. 5 小時(shí)，得到厚度為500納米的ZnO層。 按照常規(guī)方法對(duì)該太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得該太陽(yáng)能電池的光 電轉(zhuǎn)換效率為10%。 實(shí)施例4、制備本發(fā)明提供的ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池 1))將Si基片清洗完畢后，放入CVD系統(tǒng)的管式爐中，然后利用硅烷和丙烷作為反 應(yīng)源，常壓下在氫氣氣氛中于125(TC下氣相沉積SiC層；其中，硅烷和丙烷的流量分別為80 毫升/分鐘和4毫升/分鐘，氫氣的流量為2. 5升/分鐘，沉積15分鐘后通入三甲基鋁，其 源溫為2(TC，流量為3毫升/分鐘，全部沉積時(shí)間為40分鐘后得到厚度為1000納米的SiC 層。 2)將步驟1)制備所得的具有SiC過(guò)渡層的基片從CVD系統(tǒng)移入雙靶濺射系統(tǒng)制 備ZnO薄膜。兩個(gè)靶分別為純鋁和純鋅靶，濺射氣體為氬氣，反應(yīng)氣體為氧氣。生長(zhǎng)時(shí)，壓 力為800Pa，氧氣和氬氣的壓力比為1 : 4，沉積溫度為35(TC，純鋅靶濺射功率為150W，鋁 靶在鋅鈀濺射15分鐘開(kāi)始濺射，濺射功率為20W，全部濺射時(shí)間為1小時(shí)，得到厚度為800 納米的ZnO層。 按照常規(guī)方法對(duì)該太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得該太陽(yáng)能電池的光 電轉(zhuǎn)換效率為12%以上。
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權(quán)利要求
一種ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括襯底層、位于所述襯底層之上的SiC層和位于所述SiC層之上的ZnO層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于所述ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池由襯 底層、位于所述襯底層之上的SiC層和位于所述SiC層之上的Zn0層組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池，其特征在于所述構(gòu)成襯底層的材料為Si片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的電池，其特征在于所述襯底層的厚度為3-4毫米，所 述SiC層的厚度為500-3000納米，所述Zn0層的厚度為300-2000納米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池，其特征在于所述襯底層的厚度為3毫米，所述SiC層 的厚度為1500納米，所述Zn0層的厚度為1000納米。
6. —種制備權(quán)利要求l-5任一所述Zn0/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的方法，包括如下步驟1) 在所述襯底層上外延生長(zhǎng)SiC層；2) 在所述SiC層上外延生長(zhǎng)ZnO層，得到所述ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述外延生長(zhǎng)SiC層的 方法為化學(xué)氣相沉積方法或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法；所述步驟2)中，所述外延生長(zhǎng)ZnO層的方法為化學(xué)氣相沉積方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相 沉積方法或反應(yīng)濺射方法。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述化學(xué)氣相沉積或金 屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法中，選用氫氣作為載氣，選用硅烷和丙烷作為反應(yīng)源，選用鋁源作 為摻雜劑；所述步驟2)中，所述化學(xué)氣相沉積方法和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法中，選用氮?dú)庾?為載氣，選用水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳和二氧化氮中的至少一種作為氧源，選用二乙基 鋅作為另一反應(yīng)源，選用鋁源作為摻雜劑；所述反應(yīng)濺射方法中，選用含鋁的鋅鈀或者同時(shí)用鋁靶和鋅鈀作為靶材，選用氧氣作 為反應(yīng)氣體，選用氬氣作為濺射氣體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述鋁源為三甲基鋁；所 述硅烷的流量為60-100毫升/分鐘，所述丙烷的流量為1-3毫升/分鐘；所述三甲基鋁的 流量為2-5毫升/分鐘；沉積的溫度為1100-1350°C ;沉積的時(shí)間為40-90分鐘；所述載氣 的流量為1. 5-3升/分鐘；沉積的壓力為500-5000Pa ;所述步驟2)中，所述化學(xué)氣相沉積方法和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法中，所述載氣的 流量為1-3升/分鐘；沉積的溫度為300-70(TC，沉積的時(shí)間為40-80分鐘；所述氧源和所述二乙基鋅的摩爾比為i :i-i:4;所述反應(yīng)濺射方法中，所述含鋁的鋅鈀中，鋁和鋅的重量比為O. 1% ;所述鋁靶和鋅鈀中，鋁和鋅的重量比為o. 1%;所述氧氣和氬氣的壓力比為1 : 2-i : e，濺射的壓力為300-1000Pa，沉積的溫度為200-450。C，濺射的功率為20-200W，濺射的時(shí)間為0. 5_2小時(shí)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述硅烷的流量為80毫升/分鐘，所述丙烷的流量為2毫升/分鐘；所述三甲基鋁的流量為3毫升/分鐘；沉 積的溫度為1300°C ;沉積的時(shí)間為60分鐘；所述載氣的流量為2升/分鐘；沉積的壓力為 1500Pa ;所述步驟2)中，所述化學(xué)氣相沉積方法和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法中，所述載氣的 流量為2升/分鐘；沉積的溫度為50(TC，沉積的時(shí)間為60分鐘；所述氧源和所述二乙基鋅的摩爾比為1:2;所述反應(yīng)濺射方法中，所述氧氣和氬氣的壓力比為l : 4，濺射的壓力為500Pa，沉積的 溫度為35(TC，濺射的功率為IOOW，濺射的時(shí)間為1小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法。本發(fā)明提供的太陽(yáng)能電池，包括襯底層、位于所述襯底層之上的SiC層和位于所述SiC層之上的ZnO層。上述ZnO/SiC/Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中，所述構(gòu)成襯底層的材料為Si片。所述襯底層的厚度為3-4毫米；所述SiC層的厚度為500-3000納米；所述ZnO層的厚度為300-2000納米。其制備方法是利用化學(xué)氣相沉積方法先在襯底上制備SiC層，再制備ZnO層，制備ZnO的方法為化學(xué)氣相沉積方法或反應(yīng)濺射方法。本發(fā)明提供的太陽(yáng)能電池，提高了異質(zhì)外延薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，光電轉(zhuǎn)換效率顯著提高，比直接用ZnO/Si做成的太陽(yáng)能電池可提高1倍以上，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01L31/06GK101694853SQ200910236480
公開(kāi)日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者傅竹西 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);