專利名稱:太陽能電池的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光伏太陽電池技術領域：
，具體涉及一種太陽能電池。
技術背景
CIGS是銅銦鎵硒太陽能電池的縮寫，由CIGS和a_Si薄膜電池組成的串聯(lián)電池由 于具有效率高、生產(chǎn)過程易于操作和改進等優(yōu)點，從開始出現(xiàn)就引起了人們的極大關注。在 公開號為6368892的美國專利中公開了一種CIGS和a_Si薄膜電池串聯(lián)組成的多結太陽電 池，其結構為襯底層/背電極層/CIS (或CIGS)層/n型導電層/P-I-N結層/前電極層。 但是現(xiàn)有a-Si/CIGS串聯(lián)多結層太陽能電池的模組設計還不夠合理，其目前的光電轉換效 率只有10%左右。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種太陽能電池。
為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型所采用的技術方案是一種太陽能電池，包括襯底 層、設置在襯底層上的背電極層、TCO層和設置在背電極層與TCO層之間的太陽能電池模 組，所述太陽能電池模組包括一個銅銦鎵硒P-N結層和一個非晶硅P-I-N結層，所述銅銦鎵 硒P-N結層的P型銅銦鎵硒薄膜層與所述背電極層之間設置有重摻雜的P+層，所述銅銦鎵 硒P-N結層的N型銅銦鎵硒緩沖層與所述非晶硅P-I-N結層的P型非晶硅層之間設置有重 摻雜的N+層，所述非晶硅P-I-N結層的N型非晶硅層與所述TCO層相鄰設置，該太陽能電 池的結構為襯底層/背電極層/P+層/P型銅銦鎵硒薄膜層/N型銅銦鎵硒緩沖層/N+層/ P型非晶硅層/I型非晶硅層/N型非晶硅層/TCO層。
進一步地，N型銅銦鎵硒緩沖層與N+層之間設置有導電層。
導電層為η-Ζη0:Α1層，η_Ζη0:Α1層的厚度為50nm 150nm。
非晶硅P-I-N結層的厚度為IOOnm 360nm。
非晶硅P-I-N結層中P型非晶硅層、I型非晶硅層和N型非晶硅層的厚度比為P 型非晶硅層I型非晶硅層N型非晶硅層=(1 2) (10 15): (2 4)。
重摻雜的P+層的厚度為5nm 50nm。
重摻雜的P+層中電荷載子的密度為102°g /cm3 IO21 g /cm3。
重摻雜的N+層的厚度為5nm 50nm。
重摻雜的N+層中電荷載子的密度為IO21 g /W IO22 g /cm3。
銅銦鎵硒P-N結層中P型銅銦鎵硒薄膜層的厚度為1. Oum 2. 5um。
銅銦鎵硒P-N結層中N型銅銦鎵硒緩沖層的厚度為50nm 200nm。
本實用新型薄膜太陽能電池的非晶硅P-I-N結層厚度設計合理，近紅外光譜能量 能夠被銅銦鎵硒P-N結層充分吸收，因此本實用新型提供的薄膜太陽能電池的功率大大提 高。另外，在銅銦鎵硒P-N結層的P型銅銦鎵硒薄膜層與背電極層之間設置有重摻雜的P+ 層，在銅銦鎵硒P-N結層的N型銅銦鎵硒緩沖層與非晶硅P-I-N結層的P型非晶硅層之間設置有重摻雜的N+層，增強了載體在光伏組件中的漂流速度與流通量，提高了薄膜太陽能 電池的功率。本實用新型提供的薄膜太陽能電池所產(chǎn)生的功率較目前同類型雙結層結構的 薄膜太陽能電池平均高出約1. 5%，轉換效率可達到11. 5%以上。本實用新型提供的薄膜太 陽能電池還具有可靠性高和制造價格低等優(yōu)點。


圖1為本實用新型一種實施例的結構示意圖；
圖2為本實用新型另一種實施例的結構示意圖；
圖3為實施例1的能量頻帶曲線圖。
具體實施方式
實施例1
如圖1所示，本實用新型一種實施例的太陽能電池，該太陽能電池的結構為玻璃 襯底層ll/Μο背電極層10/P+層9/P型銅銦鎵硒薄膜層8/N型銅銦鎵硒緩沖層7/礦層6/P 型非晶硅層5/1型非晶硅層4/N型非晶硅層3/Ζη0:Α1層2/前玻璃襯層1，太陽光從前玻璃 襯層1射入，依次經(jīng)過ZnO: Al層2、N型非晶硅層3、I型非晶硅層4、P型非晶硅層5、N+層 6、N型銅銦鎵硒緩沖層7、P型銅銦鎵硒薄膜層8，之后被P+層9完全吸收。
其中，非晶硅P-I-N結層的厚度為lOOnm。非晶硅P_I_N結層中P型非晶硅層5、 I型非晶硅層4和N型非晶硅層3的厚度比為P型非晶硅層5 I型非晶硅層4:N型非晶硅 層3=1:10:4。重摻雜的P+層9的厚度為lOnm，重摻雜的P+層9中電荷載子的密度為102° g /cm3。重摻雜的N+層6的厚度為5nm，重摻雜的N+層6中電荷載子的密度為1021g/cm3。銅 銦鎵硒P-N結層中P型銅銦鎵硒薄膜層8的厚度為2. 5um,銅銦鎵硒P-N結層中N型銅銦鎵 硒緩沖層7的厚度為50nm。
實施例2
本實施例的太陽能電池結構與實施例1的太陽能電池結構相同，結構見圖1所示， 其結構為玻璃襯底層ll/Μο背電極層10/P+層9/P型銅銦鎵硒薄膜層8/N型銅銦鎵硒緩沖 層7/N+層6/P型非晶硅層5/1型非晶硅層4/N型非晶硅層3/ΖηΟ:Α1層2/前玻璃襯層1， 太陽光從前玻璃襯層1射入，依次經(jīng)過ΖηΟ:Α1層2、N型非晶硅層3、1型非晶硅層4、P型非 晶硅層5、N+層6、N型銅銦鎵硒緩沖層7、P型銅銦鎵硒薄膜層8，之后被P+層9完全吸收。
不同之處是非晶硅P-I-N結層的厚度為360nm。非晶硅P-I-N結層中P型非晶硅 層5、I型非晶硅層4和N型非晶硅層3的厚度比為P型非晶硅層5:1型非晶硅層4:N型非 晶硅層3=1 15 2。重摻雜的P+層9的厚度為15nm，重摻雜的P+層9中電荷載子的密度為 IO21g /cm3。重摻雜的N+層6的厚度為lOnm，重摻雜的N+層6中電荷載子的密度為IO21g/ cm3。銅銦鎵硒P-N結層中P型銅銦鎵硒薄膜層8的厚度為1. Oum,銅銦鎵硒P-N結層中N 型銅銦鎵硒緩沖層7的厚度為200nm。
實施例3
本實施例的太陽能電池結構與實施例1的太陽能電池結構相同，結構見圖1所示， 其結構為玻璃襯底層ll/Μο背電極層10/P+層9/P型銅銦鎵硒薄膜層8/N型銅銦鎵硒緩沖 層7/N+層6/P型非晶硅層5/1型非晶硅層4/N型非晶硅層3/ΖηΟ:Α1層2/前玻璃襯層1，太陽光從前玻璃襯層1射入，依次經(jīng)過Ζη0:Α1層2、N型非晶硅層3、1型非晶硅層4、P型非 晶硅層5、N+層6、N型銅銦鎵硒緩沖層7、P型銅銦鎵硒薄膜層8，之后被P+層9完全吸收。
不同之處是非晶硅P-I-N結層的厚度為200nm。非晶硅P_I_N結層中P型非晶硅 層5、I型非晶硅層4和N型非晶硅層3的厚度比為P型非晶硅層5:1型非晶硅層4:N型非 晶硅層3=2:12:3。重摻雜的P+層9的厚度為50nm，重摻雜的P+層9中電荷載子的密度為 IO21g /cm3。重摻雜的N+層6的厚度為50nm，重摻雜的N+層6中電荷載子的密度為IO22g/ cm3。銅銦鎵硒P-N結層中P型銅銦鎵硒薄膜層8的厚度為1. 5um,銅銦鎵硒P-N結層中N 型銅銦鎵硒緩沖層7的厚度為lOOnm。
實施例4
如圖2所示，本實用新型的另一種實施例的太陽能電池，該太陽能電池的結構為 玻璃襯底層ll/Μο背電極層10/P+層9/P型銅銦鎵硒薄膜層8/N型銅銦鎵硒緩沖層7/ η-ΖηΟ:Α1層16/N+層6/P型非晶硅層5/1型非晶硅層4/N型非晶硅層3/ΖηΟ:Α1層2/前玻 璃襯層1，太陽光從前玻璃襯層1射入，依次經(jīng)過ΖηΟ:Α1層2、N型非晶硅層3、I型非晶硅 層4、P型非晶硅層5、N+層6、η-ΖηΟ:Α1層16、N型銅銦鎵硒緩沖層7、P型銅銦鎵硒薄膜層 8，之后被P+層9完全吸收。
其中，非晶硅P-I-N結層的厚度為lOOnm。非晶硅P-I-N結層中P型非晶硅層5、 I型非晶硅層4和N型非晶硅層3的厚度比為P型非晶硅層5 I型非晶硅層4:N型非晶硅 層3=2:12:3。重摻雜的P+層9的厚度為lOnm，重摻雜的P+層9中電荷載子的密度為102° g/cm3。重摻雜的N+層6的厚度為5nm，重摻雜的N+層6中電荷載子的密度為1021g/cm3。銅 銦鎵硒P-N結層中P型銅銦鎵硒薄膜層8的厚度為2. 5um,銅銦鎵硒P-N結層中N型銅銦 鎵硒緩沖層7的厚度為50nm。銅銦鎵硒P-N結層中N型銅銦鎵硒緩沖層7的材料為ZnS。 η-ΖηΟ:Α1層16的厚度為50nm。
實施例5
本實施例的太陽能電池結構與實施例4的太陽能電池結構相同，結構見圖2所示， 不同之處是η-ΖηΟ:Α1層16的厚度為150nm。
在圖3中，Cb、Vb表示增設P+層和N+層后的電池能帶曲線，即本實用新型實施例 1的能帶曲線，Ca、Va表示未設置P+層和N+層時電池的能帶曲線，C表示傳導帶，V表示電 價帶，Ef,b表示增設P+層和N+層后的電池的費米能級，Ef,a表示未設置P+層和N+層時電池 的費米能級。從圖3中可以看出，Cb、Vb能障較窄，且具有更高的能壘。
權利要求
一種太陽能電池，包括襯底層、設置在襯底層上的背電極層、TCO層和設置在背電極層與TCO層之間的太陽能電池模組，其特征在于所述太陽能電池模組包括一個銅銦鎵硒P N結層和一個非晶硅P I N結層，所述銅銦鎵硒P N結層的P型銅銦鎵硒薄膜層與所述背電極層之間設置有重摻雜的P+層，所述銅銦鎵硒P N結層的N型銅銦鎵硒緩沖層與所述非晶硅P I N結層的P型非晶硅層之間設置有重摻雜的N+層，所述非晶硅P I N結層的N型非晶硅層與所述TCO層相鄰設置，該太陽能電池的結構為襯底層/背電極層/P+層/P型銅銦鎵硒薄膜層/N型銅銦鎵硒緩沖層/N+層/P型非晶硅層/I型非晶硅層/N型非晶硅層/TCO層。
2.根據(jù)權利要求
1所述的太陽能電池，其特征在于所述N型銅銦鎵硒緩沖層與所述 N+層之間設置有導電層。
3.根據(jù)權利要求
2所述的太陽能電池，其特征在于所述導電層為n-ZnO:Al層。
4.根據(jù)權利要求
3所述的太陽能電池，其特征在于所述n-ZnO:Al層的厚度為50nm 150nmo
5.根據(jù)權利要求
1或2所述的太陽能電池，其特征在于所述非晶硅P-I-N結層的厚 度為 lOOnm 360nm。
6.根據(jù)權利要求
1或2所述的太陽能電池，其特征在于所述非晶硅P-I-N結層中P型 非晶硅層、I型非晶硅層和N型非晶硅層的厚度比為P型非晶硅層I型非晶硅層N型非 晶硅層=(1 2): (10 15): (2 4)。
7.根據(jù)權利要求
1或2所述的太陽能電池，其特征在于所述重摻雜的P+層的厚度為 5nm 50nmo
8.根據(jù)權利要求
7所述的太陽能電池，其特征在于所述重摻雜的P+層中電荷載子的 密度為 1020 g/cm3 1021 g /cm3。
9.根據(jù)權利要求
1或2所述的太陽能電池，其特征在于所述重摻雜的N+層的厚度為 5nm 50nmo
10.根據(jù)權利要求
9所述的太陽能電池，其特征在于所述重摻雜的N+層中電荷載子的 密度為 1021 g /cm3 1022 g /cm3。
11.根據(jù)權利要求
1或2所述的太陽能電池，其特征在于所述銅銦鎵硒P-N結層中P 型銅銦鎵硒薄膜層的厚度為1. Oum 2. 5um。
12.根據(jù)權利要求
1或2所述的太陽能電池，其特征在于所述銅銦鎵硒P-N結層中N 型銅銦鎵硒緩沖層的厚度為50nm 200nm。
專利摘要
本實用新型公開了一種太陽能電池，其結構為襯底層/背電極層/P+層/P型銅銦鎵硒薄膜層/N型銅銦鎵硒緩沖層/N+層/P型非晶硅層/I型非晶硅層/N型非晶硅層/TCO層。本實用新型薄膜太陽能電池的非晶硅P-I-N結層厚度設計合理，近紅外光譜能量能夠被銅銦鎵硒P-N結層充分吸收，因此本實用新型提供的薄膜太陽能電池的功率大大提高。另外，加設P+層和N+層，增強了載體在光伏組件中的漂流速度與流通量，提高了薄膜太陽能電池的功率。本實用新型提供的薄膜太陽能電池所產(chǎn)生的功率較目前同類型雙結層結構的薄膜太陽能電池平均高出約1.5%。本實用新型提供的薄膜太陽能電池還具有可靠性高和制造價格低等優(yōu)點。
文檔編號H01L31/042GKCN201708168SQ201020270939
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月26日
發(fā)明者賀方涓, 趙一輝 申請人:河南阿格斯新能源有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan