專利名稱：一種晶體硅異質(zhì)結(jié)疊層太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型的晶體硅異質(zhì)結(jié)疊層太陽電池，屬于太陽能、微電子和太陽電池制造工業(yè)。
背景技術(shù)：
采用非晶硅和晶硅結(jié)合獲得的異質(zhì)結(jié)太陽電池已獲得極大地成功，2010年，日本三洋電子的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽電池(HIT太陽電池)最高效率已經(jīng)達(dá)到23%。理論分析，晶硅太陽電池的效率可以達(dá)到四％，可見，電池的效率還有一定的提高空間。除了硅材料本身的質(zhì)量導(dǎo)致的載流子復(fù)合、少子壽命降低，進(jìn)而影響了電池效率的因素之外，這類異質(zhì)結(jié)太陽電池的效率損失主要發(fā)生在正背面的非晶硅薄膜中、以及非晶硅薄膜與晶硅的交界面上。如果要進(jìn)一步提高效率，必須要優(yōu)化正、背面的非晶薄膜，包括選擇更合適的光學(xué)禁帶寬度和電學(xué)遷移率等。中國發(fā)明專利ZL20041005^58.9公布了采用該技術(shù)制備出非晶硅和晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的成果。但該專利僅僅采用了非晶硅薄膜與晶體硅形成異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，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(gè)補(bǔ)充，采用了不同光學(xué)禁帶寬度的材料與晶體硅構(gòu)成異質(zhì)結(jié)太陽電池，實(shí)現(xiàn)更寬的光譜響應(yīng)，達(dá)到提高太陽電池效率的最終目的。實(shí)現(xiàn)本專利所描述的非晶和晶體硅異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，同樣可以采用中國發(fā)明專利 ZL200410052858. 9所公布的技術(shù)，就是熱絲化學(xué)氣相沉積，但也可以采用傳統(tǒng)的等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)。相比而言，熱絲化學(xué)氣相沉積更具優(yōu)勢，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)高速高質(zhì)量沉膜的大規(guī)模生產(chǎn)的目標(biāo)。實(shí)用新型專利內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種新型的晶體硅異質(zhì)結(jié)疊層太陽電池，解決和補(bǔ)充現(xiàn)有電池結(jié)構(gòu)和技術(shù)的不足和缺陷。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案晶體硅異質(zhì)結(jié)疊層太陽電池，包括有晶體硅原片，其特征在于所述的晶體硅原片的正、背面分別沉積有本征非晶硅薄膜，所述的本征非晶硅薄膜的表面分別沉積有重?fù)诫sP 型SiC薄膜、重?fù)诫s非晶Ge薄膜，并分別形成異質(zhì)結(jié)，重?fù)诫sP型SiC薄膜、重?fù)诫s非晶Ge 薄膜的表面分別沉積有透明導(dǎo)電薄膜，所述的透明導(dǎo)電薄膜上分別制備有正、背面電極。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型采用多晶硅材料制備晶體硅非晶硅薄膜異質(zhì)結(jié)太陽電池，目前世界上還沒有該類電池的大規(guī)模生產(chǎn)和銷售，采用能帶工程技術(shù)，和寬帶隙和窄帶隙的碳-硅-鍺元素的合金薄膜材料，運(yùn)用量子阱的能帶工程技術(shù)降低光學(xué)的有效帶寬，拓寬太陽電池的光譜響應(yīng)寬度，使電池的長波端的光譜響應(yīng)閾值從晶體硅的900nm延長到紅外2000nm，短波端的光譜響應(yīng)閾值也從360nm擴(kuò)展到320nm。
圖1為本實(shí)用新型電池結(jié)構(gòu)圖。1、晶體硅原片2和4、本征非晶硅薄膜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(dǎo)電薄膜8和9、分別為兩個(gè)面的柵線電極。
具體實(shí)施方式
晶體硅異質(zhì)結(jié)疊層太陽電池，包括有晶體硅原片1，晶體硅原片1的正、背面分別沉積有本征非晶硅薄膜2、4，本征非晶硅薄膜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，并分別形成異質(zhì)結(jié)，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(dǎo)電薄膜6、7，所述的透明導(dǎo)電薄膜上分別制備有正、背面柵線電極 8、9。本實(shí)用新型是采用單晶硅片為主體材料，在正面沉積禁帶寬度大于1. 14eV的非晶SiC薄膜3，和在背面沉積禁帶寬度小于1. 14eV的非晶Ge薄膜5。由于非晶硅薄膜2和4的禁帶寬度為1. 6eV，也就是說，非晶硅可以阻擋部分波長小于700nm的光子入射到晶硅材料中。而非晶SiC薄膜3的禁帶寬度為2. 5eV,如果采用這樣的寬禁帶(2. 5eV)的非晶SiC薄膜3，可將這個(gè)限制從700nm往短波的方向推進(jìn)到490nm。在背面也還可以沉積禁帶寬度小于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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終改善紅外波段的光譜響應(yīng)。
權(quán)利要求1.晶體硅異質(zhì)結(jié)疊層太陽電池，包括有晶體硅原片，其特征在于所述的晶體硅原片的正、背面分別沉積有本征非晶硅薄膜，所述的本征非晶硅薄膜的表面分別沉積有重?fù)诫sP 型SiC薄膜、重?fù)诫s非晶Ge薄膜，并分別形成異質(zhì)結(jié)，重?fù)诫sP型SiC薄膜、重?fù)诫s非晶Ge 薄膜的表面分別沉積有透明導(dǎo)電薄膜，所述的透明導(dǎo)電薄膜上分別制備有正、背面電極。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型的晶體硅異質(zhì)結(jié)疊層太陽電池結(jié)構(gòu)，包括有晶體硅原片，所述的晶體硅原片的正、背面分別沉積有本征非晶硅薄膜，本征非晶硅薄膜的表面分別沉積有重?fù)诫sP型SiC薄膜、重?fù)诫s非晶Ge薄膜，并分別形成異質(zhì)結(jié)，重?fù)诫sP型SiC薄膜、重?fù)诫s非晶Ge薄膜的表面分別沉積有透明導(dǎo)電薄膜，所述的透明導(dǎo)電薄膜上分別制備有正、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(xué)氣相沉積技術(shù)，該工藝具有高速、高質(zhì)量沉積薄膜的優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)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(yuǎn)新能源科技有限公司