專(zhuān)利名稱：一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜太陽(yáng)能電池，尤其是一種高光電轉(zhuǎn)化效率，成本低，制做工藝簡(jiǎn)單的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
前主要的太陽(yáng)能電池制造技術(shù)有晶體硅太陽(yáng)能電池，硅基薄膜太陽(yáng)能電池、CIGS 等太陽(yáng)能電池，不過(guò)他們無(wú)一例外的都是基于PN結(jié)結(jié)構(gòu)上的太陽(yáng)能電池，主要原理是利用 PN結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)，使光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)分離，從而形成“過(guò)?！狈瞧胶廨d流子，其優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原材料豐富，基本上可以說(shuō)是取之不盡，制程簡(jiǎn)單容易產(chǎn)業(yè)化，由于這幾個(gè)原因 使其成為太陽(yáng)能電池的主流，但是現(xiàn)有的薄膜太陽(yáng)能電池或多或少的存在一些不足。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種肖特基 薄膜太陽(yáng)能電池，實(shí)現(xiàn)薄膜太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率的大幅度提度和成本的極大降低。技術(shù)方案本發(fā)明公開(kāi)了 一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，包括玻璃基板，玻璃基板上 為過(guò)渡層，過(guò)渡層上為金半結(jié)金屬層既作為背電極又作為金半結(jié)中金屬層，金半結(jié)金屬層 上為晶體硅層，晶體硅層上為T(mén)CO薄膜層作為前電極。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述過(guò)渡層為二氧化硅。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述晶體硅層為η型硅層，所述金半結(jié)金屬層材料為鋁或金或 鎢。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述金半結(jié)金屬層是厚度為0. 1 0. 5um的鋁層。本發(fā)明中，優(yōu)選地另一個(gè)方案，所述晶體硅層為ρ型硅層，所述金半結(jié)金屬層材料 為 GaAs0本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述晶體硅層厚度為0. 5 1. 5um。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述過(guò)渡層厚度為20 lOOnm。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述晶體硅層與TCO薄膜層之間設(shè)有PIN結(jié)構(gòu)硅基薄膜層。本發(fā)明的薄膜太陽(yáng)能電池與現(xiàn)在主流的太陽(yáng)能電池不一樣的是，本發(fā)明所公開(kāi)的 太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)采用的是金屬與半導(dǎo)體接觸形成肖特基結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的所依基本理論為金 屬與半導(dǎo)體接觸，會(huì)形成一個(gè)勢(shì)壘高度，在吸收太陽(yáng)能的情況下，電子將越過(guò)勢(shì)壘成為一個(gè) 發(fā)電裝置既太陽(yáng)能電池，所用材料為金屬和硅材料，可以說(shuō)原材料豐富，所用工藝制程和薄 膜類(lèi)似，所以工藝制造簡(jiǎn)單容易產(chǎn)業(yè)化，由于用的是多子導(dǎo)電使其轉(zhuǎn)化效率有可能達(dá)到一 個(gè)新的層面，可以直接解決現(xiàn)有的薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率低或是制程復(fù)雜、材料缺乏 或有毒的不足。有益效果本發(fā)明所公開(kāi)的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，針對(duì)傳統(tǒng)薄膜太陽(yáng)能電 池或晶體硅太陽(yáng)能電池要么轉(zhuǎn)化效率低、要么成本太高、要么工藝復(fù)雜的缺陷。采用了全新 的結(jié)構(gòu)、全新理論基礎(chǔ)、新型工藝流程，提高太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率和降低太陽(yáng)能電池的制作成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述和 /或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。圖1至圖3為本發(fā)明原理示意圖。圖4至圖9為本發(fā)明所述肖特基薄膜太陽(yáng)能電池制作工藝流程圖。圖10為本發(fā)明一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明另一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 如圖10所示，本實(shí)施例公開(kāi)了一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，包括超白玻璃基板1， 玻璃基板1上為二氧化硅過(guò)渡層2，過(guò)渡層上為金半結(jié)金屬鋁層3既作為背電極又作為金半 結(jié)中金屬層，金半結(jié)金屬鋁層3上為η型晶體硅層4，η型晶體硅層4上為T(mén)CO薄膜層5作 為前電極。金屬鋁層厚度為0. lum。6、根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能 電池，其特征在于，所述η型晶體硅層厚度為0. 5um。所述二氧化硅過(guò)渡層2厚度為20nm。本實(shí)施例具體制做流程為，如圖4在玻璃基板上先采用PECVD等鍍膜方法鍍上一 層過(guò)渡程，此層厚底很薄在圖里沒(méi)表示出來(lái)，其膜厚處在20 IOOnm最佳厚度為60nm，作用 是起到承上啟下的作用，需滿足與玻璃和金屬都具有良好的附著性功能，這里采用二氧化 硅。此處金屬可以有很多種類(lèi)鋁、金、鎢等，此處采用鋁做解釋?zhuān)瑢?shí)現(xiàn)上據(jù)研究表明雖然不同 的金屬，功涵數(shù)相差很大，而勢(shì)壘高度卻相差不多，本實(shí)施例選擇較便宜的金屬鋁，接著采 用PVD磁控濺射方式濺射一層鋁層，些層膜厚越薄越好不過(guò)一般情況下很難做到太薄，在 0. 1 ~ 0. 5um。如圖5所示，該示意圖主要是第一次激光劃線后的效果圖，激光劃線的作用等同 于薄膜激光劃線的作用是將整版分成若干塊，作為若干個(gè)單體電池的電極，值得一說(shuō)的是 這里的鋁既是作為背電極之用，又能起到金半結(jié)效果的作用。圖6所示為濺射晶體硅后的示意圖，所用的靶材為單晶靶材，這道工序也是此電 池質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，厚度要恰當(dāng)，可以略厚，一般情況下有0. 5 1. 5um既可，最好選擇在 Ium既不會(huì)浪費(fèi)材料也可以使光得到充分的吸收，同時(shí)由于需要有適當(dāng)?shù)膭?shì)壘高度，這一 步完之后需進(jìn)行摻雜，摻雜方式較多此處無(wú)法一一例出，一般情況下可以用到擴(kuò)散，激光摻 雜，注入等，此處建議用注入摻雜的形式，注入可以精確地控制摻雜濃度，所以完全可以實(shí) 現(xiàn)定量、定度的摻雜，以獲得恰當(dāng)?shù)臐舛?，在獲得恰當(dāng)?shù)臐舛群髸?huì)與金屬在界面處形成一偏 壓，注入后其方塊電阻處在18 25JI/ 口。圖7為激光劃線2后的示意圖，目的是讓背電極金屬鋁通過(guò)與前電極相聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)整板由若干個(gè)單體電池內(nèi)部串聯(lián)而成。圖8為PVD濺射前電極示意圖，此電極要求透高率要高采用透明導(dǎo)電氧化物薄膜 TC0,具體為ITO (納米銦錫金屬氧化物)，ZnO或者SnO2中任意一種。圖9是激光劃線3后的示意圖將整個(gè)TCO膜分成若干個(gè)單體電池的前電極，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整板若干個(gè)電池的內(nèi)部串聯(lián)。至此前道工序就完成了，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖10。金屬與半導(dǎo)體接觸有兩種情況，一種是形成歐姆接觸，一種是形成肖特基接觸。所 謂的肖特基接觸是兩者接觸會(huì)具有一個(gè)大的勢(shì)壘高度，以及摻雜濃度比導(dǎo)帶或價(jià)帶上態(tài)密 度低的金屬與半導(dǎo)體金屬。本實(shí)施例利用肖特基接觸，形成這種接觸的方法有兩種，一種是 金屬與N型半導(dǎo)體接觸，另一種是金屬與P型半導(dǎo)體接觸，本實(shí)施例所公開(kāi)的技術(shù)采用第一 種方式，其示意圖如圖1，其未接觸的能帶結(jié)構(gòu)圖如圖2，其滿足功涵數(shù)Wm > Ws，其中En為 N型半導(dǎo)體費(fèi)米能級(jí)，Ec、Ev分別為導(dǎo)帶和價(jià)帶，當(dāng)兩者理想接觸后其能帶示意圖如圖3，即 在半導(dǎo)體表面形成一個(gè)正的空間電荷區(qū)，其中電場(chǎng)方向由體內(nèi)指向表面，使半導(dǎo)體表面電 子的能量高于體內(nèi)，能帶向上彎曲，既形成表面勢(shì)壘，此勢(shì)壘就是肖特基勢(shì)壘。當(dāng)在光照的 條件下，N型硅將吸收太陽(yáng)能能量，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，電子空穴對(duì)在此勢(shì)壘的作用下將分別 向兩極移動(dòng)，就構(gòu)成了發(fā)電單元，此發(fā)電單元的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制程容易實(shí)現(xiàn)，材料豐富， 光電轉(zhuǎn)化效率高，無(wú)毒，無(wú)污染。本實(shí)施例制程簡(jiǎn)單，工藝成熟，所用的工藝為PVD磁控濺射，擴(kuò)散，激光劃線，清洗 等已經(jīng)較為成熟的工藝，容易實(shí)現(xiàn)，較化效率高，由于采用金屬與半導(dǎo)體直接接觸，金屬具 有良好的導(dǎo)電性，在金半結(jié)附近產(chǎn)生的的電子空穴對(duì)可以得到很好的分離及吸收，實(shí)現(xiàn)高 效轉(zhuǎn)化。實(shí)施例2如圖11，本實(shí)施例中，所述晶體硅層與TCO薄膜層之間設(shè)有硅基薄膜PIN結(jié)6，該 硅基薄膜PN結(jié)6可以采用本領(lǐng)域常規(guī)工藝制造。本實(shí)施例中與現(xiàn)有的硅薄膜組合使用，其結(jié)構(gòu)從下到上為玻璃襯底，其上為二氧 化硅過(guò)渡層，接著為金屬鎢層，接著為N型硅，接著是現(xiàn)在成熟的PIN結(jié)構(gòu)硅基薄膜層，其制 作步驟如下一、選用超白玻璃為襯底，在其上采用PECVD鍍上一層二氧化硅，厚度為60nm。二、PVD (Physical Vapor D印osition)，溉射一層鎢層，厚度在 0· 1 0. 5um 既可， 此層既作為背電極之用又與上面的N型硅構(gòu)成金半結(jié)接觸。三、PVD測(cè)射單晶耗材，形成厚度為Ium左右的多晶硅。四、采用PECVD現(xiàn)有的技術(shù)依次鍍上N層非晶硅，I層非晶硅，P層非晶硅，構(gòu)成非 晶硅薄膜PIN結(jié)構(gòu)。五、濺射TCO層，制作前電極。本實(shí)施例未提及的部分與實(shí)施例1相同。本實(shí)施例中可以加一道TCO的激光制絨，可以有效地增加此電池的吸收光程。本發(fā)明所公開(kāi)的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，所基于的理論基礎(chǔ)是金屬與摻雜半導(dǎo)體接觸時(shí)所產(chǎn)生的肖特基接觸，此時(shí)界面處產(chǎn)生偏壓，在光照的情況下，此偏壓會(huì)分開(kāi)， 由光照所產(chǎn)生的電子空穴對(duì)，從而獲得電流的效果，在大流電池的串并聯(lián)的情況下就可以 組成一個(gè)具有適當(dāng)電流電壓的太陽(yáng)能發(fā)電裝置，此電池的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與PN結(jié)類(lèi)似， 此處為金半結(jié)，材料充足，本電池所用的材料都為普通材料，地球儲(chǔ)含量豐富，基本上無(wú)需 考慮材料來(lái)源問(wèn)題，且所用材料無(wú)毒、無(wú)污染，制程簡(jiǎn)單，工藝成熟，所用的工藝為PVD磁控 濺射，擴(kuò)散，激光劃線，清洗等已經(jīng)較為成熟的工藝，容易實(shí)現(xiàn)，較化效率高，由于采用金屬 與半導(dǎo)體直接接觸，金屬具有良好的導(dǎo)電性，在金半結(jié)附近產(chǎn)生的的電子空穴對(duì)可以得到很好的分離及吸收，實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化。 本發(fā)明提供了一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池的思路及方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的 方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn) 飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括基板，基板上為過(guò)渡層，過(guò)渡層上為金半結(jié)金屬層既作為背電極又作為金半結(jié)中金屬層，金半結(jié)金屬層上為晶體硅層，晶體硅層上為T(mén)CO薄膜層作為前電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述過(guò)渡層為二氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述晶體硅層為η 型硅層，所述金半結(jié)金屬層材料為鋁或金或鎢。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金半結(jié)金屬 層是厚度為0. 1 0. 5um的鋁層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述晶體硅層為P 型硅層，所述金半結(jié)金屬層材料為GaAs。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述晶體硅層 厚度為0. 5 1. 5um。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述過(guò)渡層厚 度為20 lOOnm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述晶體硅層 與TCO薄膜層之間設(shè)有PIN結(jié)構(gòu)硅基薄膜層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述基板材質(zhì) 為玻璃或者不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，包括玻璃基板，玻璃基板上為過(guò)渡層，過(guò)渡層上為金半結(jié)金屬層作為背電極，金半結(jié)金屬層上為晶體硅層，晶體硅層上為T(mén)CO薄膜層作為前電極。本發(fā)明所公開(kāi)的一種肖特基薄膜太陽(yáng)能電池，針對(duì)傳統(tǒng)薄膜太陽(yáng)能電池或晶體硅太陽(yáng)能電池要么轉(zhuǎn)化效率低、要么成本太高、要么工藝復(fù)雜的缺陷。采用了全新的結(jié)構(gòu)、全新理論基礎(chǔ)、新型工藝流程，提高太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率和降低太陽(yáng)能電池的制作成本。
文檔編號(hào)H01L31/042GK101820011SQ20091026485
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者張宏勇, 鄒福松 申請(qǐng)人:江蘇華創(chuàng)光電科技有限公司