專利名稱：硅薄膜三疊層太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽電池技術(shù)領(lǐng)域；特別涉及一種硅薄膜三疊層太陽電池。
背景技術(shù)：
硅薄膜太陽電池有原材料消耗少，易于大面積連續(xù)化生產(chǎn)，制備過程污染小等優(yōu)點；但是存在電池制備依賴國外昂貴設(shè)備、電池效率較低的問題。傳統(tǒng)的a-Si :Η/μ c-Si H疊層電池可以獲得較高的效率，但是中間需加入TCO增反層，工藝復雜，且微晶硅沉積對設(shè)備要求高；傳統(tǒng)的a-Si H/a-Si :H及a_Si H/a-SiGe :H易于在簡單的單室沉積設(shè)備中實現(xiàn)，而其效率提升空間較小；傳統(tǒng)的a-Si H/a-SiGe :H/a_SiGe :H也易于在簡單的單室沉積設(shè)備中實現(xiàn)，且可實現(xiàn)較高的效率，但是制備過程需用較多的高成本GeH4氣體。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種轉(zhuǎn)換效率高、制作成本 低的娃薄膜三疊層太陽電池。實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是一種硅薄膜三疊層太陽電池，包括從下往上依次層疊的基板、頂電池、中間電池、底電池和電池背電極；所述頂電池包括依次層疊的P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層；所述中間電池為非晶硅中間電池，中間電池包括依次層疊的P2窗口層、中間電池I2層和中間電池隊層；所述底電池包括依次層疊的電池窗口 P3層、底電池I3層和底電池N3層。上述技術(shù)方案所述P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層分別為a-SiC :H、a_SiC H和a-Si :Η/μ c-Si Η ;所述P2窗口層、中間電池I2層和中間電池N2層分別為μ c-SiC H/a-SiC :H、a-Si :H和nc-SiOx Η/μ c-Si H ;所述電池窗口 P3層、底電池I3層和底電池N3層分別為 μ c-Si H/a-Si :H、a-SiGe :H 和 μ c_Si :H。上述技術(shù)方案所述頂電池I1層為碳摻雜的固定帶隙結(jié)構(gòu)或碳摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。上述技術(shù)方案所述頂電池I1層的帶隙調(diào)節(jié)范圍為I. 8-1. 95eV，厚度為50_100nm。上述技術(shù)方案所述中間電池I2層的帶隙寬度為I. 68-1. 72eV，厚度為200_300nm。上述技術(shù)方案所述中間電池N2層為高電導的N型nc-SiOx H ;所述N型nc_Si0x H的折射率為2. 0±5%，光學帶隙大于2. OeV0上述技術(shù)方案所述底電池為a-SiGe :H，底電池為Ge摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。上述技術(shù)方案所述底電池I3層帶隙的調(diào)節(jié)范圍為1.4-1.75eV，厚度為100_150nm。上述技術(shù)方案所述電池背電極為AZ0/A1復合膜；所述AZO的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。上述技術(shù)方案所述基板為TCO導電玻璃襯底。本實用新型具有積極的效果[0015](I)本實用新型利用三疊層結(jié)構(gòu)電池，可提高轉(zhuǎn)換效率，且此結(jié)構(gòu)適合于單室PECVD設(shè)備沉積，制備成本低。(2)本實用新型的頂電池采用非晶硅碳結(jié)構(gòu)，其與P型非晶硅碳帶隙相近，減小了P層與I層的帶隙失配，可有效提高頂電池及相應(yīng)疊層電池的轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性。(3)本實用新型的頂電池采用非晶硅碳結(jié)構(gòu)，非晶硅中間電池采用非晶硅結(jié)構(gòu)，相對傳統(tǒng)的非晶硅中間電池及底電池同時使用非晶硅鍺的三疊層結(jié)構(gòu)，大幅的降低了高成本GeH4的用量；同時，非晶硅碳頂電池帶隙較寬，使三疊層電池總體的帶隙提升，其非晶硅鍺底電池相對傳統(tǒng)非晶娃/非晶娃錯/非晶娃錯二置層的娃錯底電池帶隙有所提聞，這也一定程度上降低了 GeH4的用量。(4)本實用新型的非晶硅碳與非晶硅鍺使用梯度帶隙結(jié)構(gòu)，改善了電池的性能，同時可一定程度上減少GeH4氣體的用量。(5)本實用新型的非晶硅中間電池與非晶硅鍺底電池之間的N層采用高電導的N·型nc-SiOX:H層，其在充當N層的同時，還起到了增反膜的作用，這改善了非晶硅中間電池與頂電池和底電池的電流匹配，解決了中間非晶硅電池高電流需要較高厚度的問題，使非晶硅中間電池厚度減薄，這樣，電池的成本與性能均得到改善；同時，N型nc-SiOx:H層與電池其它層在同一反應(yīng)腔完成，解決了傳統(tǒng)的在兩電池之間單獨加入一層金屬氧化物增反膜的問題，簡化了制備方法、降低了制備成本。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的碳摻雜的固定帶隙結(jié)構(gòu)的頂電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的碳摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)的頂電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型Ge摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)的底電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中I.基板，2.頂電池，21. P1窗口層，22.頂電池I1層，23.頂電池N1層，3.中間電池，31. P2窗口層，32.中間電池I2層，33.中間電池隊層，4.底電池，41.電池窗DP3層，42.底電池I3層，43.底電池N3層，5.電池背電極。
具體實施方式
見圖1-4，本實用新型包括從下往上依次層疊的基板I、頂電池2、中間電池3、底電池4和電池背電極5?；錓為TCO導電玻璃襯底。頂電池2包括依次層疊的P1窗口層21、頂電池I1層22和頂電池N1層23 窗口層21、頂電池I1層22和頂電池N1層23分別為a-SiC :H、a-SiC :H和a_Si Η/μ c-Si :H。頂電池I1層22為碳摻雜的固定帶隙結(jié)構(gòu)或碳摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)；頂電池I1層22的帶隙調(diào)節(jié)范圍為I. 8-1. 95eV，厚度為50_100nm。中間電池3為非晶硅中間電池，中間電池3包括依次層疊的P2窗口層31、中間電池I2層32和中間電池N2層33 ;P2窗口層31、中間電池I2層32和中間電池N2層33分別為 μ c-SiC H/a-SiC :H、a_Si H 和 nc-SiOx H/ μ c_Si :H。中間電池 I2 層 32 的帶隙寬度為I. 68-1. 72eV，厚度為200_300nm ;中間電池N2層33為高電導的N型nc-SiOx H ;N型nc-SiOx H的折射率為2. 0±5%，光學帶隙大于2. OeV ；。底電池4包括依次層疊的電池窗口 P3層41、底電池I3層42和底電池N3層43 ;電池窗口 P3層41、底電池I3層42和底電池N3層43分別為μ c-Si :H/a_Si :H、a-SiGe :H和μ c-Si :H。底電池4為a-SiGe :H，底電池4為Ge摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。底電池I3層42帶隙的調(diào)節(jié)范圍為I. 4-1. 75eV，厚度為100_150nm。電池背電極5為AZ0/A1復合膜；AZ0的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。其中，a-Si為非晶硅薄膜；μ c-Si為微晶硅薄膜；a_Si H為氫化非晶硅薄膜；μ c-Si Η為氫化微晶硅薄膜；a_SiC H為摻碳的氫化非晶硅層；μ c_SiC H為摻碳的氫化微晶娃層；nc-SiOx :H為摻氧的氫化納晶娃(微晶娃)層；a-SiGe :H為氫化非晶娃鍺層；a-Si Η/ μ c_Si :H為兩疊層的電池,一層是氫化非晶娃電池,一層是氫化微晶娃電池；以此類推。 以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于包括從下往上依次層疊的基板(I)、頂電池(2)、中間電池(3)、底電池(4)和電池背電極(5);所述頂電池(2)包括依次層疊的P1窗口層(21)、頂電池I1層(22)和頂電池N1層(23);所述中間電池(3)為非晶硅中間電池，中間電池(3)包括依次層疊的P2窗口層(31)、中間電池12層(32)和中間電池隊層(33);所述底電池(4)包括依次層疊的電池窗口 P3層(41)、底電池I3層(42 )和底電池N3層(43 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅薄膜三 疊層太陽電池，其特征在于所述P1窗口層(21)、頂電池 I1 層(22)和頂電池 N1 層(23)分別為 a-SiC:H、a-SiC:H 和 a_Si :Η/μ c_Si :H ;所述 P2窗口層(31)、中間電池I2層(32)和中間電池N2層(33)分別為μ c-SiC:H/a-SiC:H、a_Si :Η和nc-SiOx:H/y c-Si:H ;所述電池窗口 ？3層(41)、底電池I3層(42)和底電池N3層(43)分別為 μ c-Si:H/ a-Si:H、a-SiGe:H 和 μ c-Si:H0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述頂電池^層^之)為碳摻雜的固定帶隙結(jié)構(gòu)或碳摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述頂電池I1層(22)的帶隙調(diào)節(jié)范圍為I. 8-1. 95eV，厚度為50_100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述中間電池I2層(32)的帶隙寬度為I.68-1. 72eV，厚度為200_300nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述中間電池N2層(33)為高電導的N型nc-SiOx:H;所述N型nc_SiOx:H的折射率為2. O土5%，光學帶隙大于2.OeV0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述底電池(4)為a_SiGe:H，底電池(4)為Ge摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述底電池13層(42)帶隙的調(diào)節(jié)范圍為I. 4-1. 75eV，厚度為100_150nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述電池背電極(5)為AZ0/A1復合膜；所述AZO的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述基板(I)為TCO導電玻璃襯底。
專利摘要本實用新型涉及一種硅薄膜三疊層太陽電池，包括從下往上依次層疊的基板、頂電池、中間電池、底電池和電池背電極；所述頂電池包括依次層疊的P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層；所述中間電池為非晶硅中間電池，中間電池包括依次層疊的P2窗口層、中間電池I2層和中間電池N2層；所述底電池包括依次層疊的電池窗口P3層、底電池I3層和底電池N3層。本實用新型利用三疊層結(jié)構(gòu)電池，可提高轉(zhuǎn)換效率，且此結(jié)構(gòu)適合于單室PECVD設(shè)備沉積，制備成本低。
文檔編號H01L31/076GK202797041SQ20122038893
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者胡居濤, 王華磊, 邱駿 申請人:江蘇武進漢能光伏有限公司