一種Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于太陽電池制造技術領域，特別涉及一種加入保護層的Si基柔性襯底的薄膜太陽能電池。
【背景技術】
[0002]硅晶體的第一代太陽能電池由于其轉化效率高在目前的工業(yè)生產(chǎn)和市場上處于主導地位。但是由于需要消耗大量的原材料，成為太陽能電池發(fā)展的主要障礙。為了節(jié)約原材料，進一步推進太陽能電池的發(fā)展，薄膜太陽能電池成為近些年太陽能電池的研究熱點。
[0003]傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池結構采用剛性材料和鋼化玻璃材料作為基底，這限制其使用范圍。隨著太陽能電池成本越來越低，該種電池越來越多的進入民用領域，例如屋頂、書包和帳篷等等，作為一種便攜電源，這就要求其具有柔性的襯底。
[0004]柔性襯底薄膜太陽能電池時指在柔性材料即聚酰亞胺(PI)或柔性不銹鋼的制作的薄膜太陽能電池，由于其攜帶輕便、重量輕以及不易粉碎的優(yōu)勢，且其獨特的使用特性，從而具有廣闊的市場競爭力。
[0005]目前，技術相對成熟的薄膜太陽能電池大多都是硅基材料，其PIN層一般都是非晶或者微晶硅(Si)薄膜。非晶或者微晶硅(Si)薄膜又稱無定型硅，就其微觀結構來看，是短程有序但是長程無序的不規(guī)則網(wǎng)狀結構，包含大量的懸掛鍵和空位等缺陷。其次由于非晶或者微晶硅(Si)薄膜帶隙寬度在1.7eV左右，但是普通的薄膜太陽能抗腐蝕性能較差，影響其使用壽命，使其太陽能電池的光致性能穩(wěn)定性較差。使薄膜太陽能電池的市場競爭力較差。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種提高了太陽能電池的光電轉化效率，而且提高了太陽能電池的光致性能的穩(wěn)定性的Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池。
[0007]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池，從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導電薄膜、N型納米晶硅薄膜、本征非摻雜納米晶硅薄膜作為中間層、P型納米晶硅薄膜、第二透明導電薄膜、BCN絕緣層薄膜以及不銹鋼柔性襯底。
[0008]進一步地，所述第一透明導電薄膜為ITO透明導電薄膜。
[0009]進一步地，所述第二透明導電薄膜采用GZO透明導電薄膜。
[0010]進一步地，在BCN薄膜與不銹鋼柔性襯底之間具有金剛石保護薄膜。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有益效果在于:本實用新型在Ag背電極和Si基薄膜之間加入金剛石薄膜與BCN薄膜，進一步增加了腐蝕性能，使太陽電池壽命更長。所采用的襯底為柔性襯底的不銹鋼等，此柔性太陽能電池最大的特點是重量輕、攜帶方便、不易粉碎，其重量比功率和體積比功率較其它種類的電池高幾個數(shù)量級。具有很好的柔性，可以任意卷曲、裁剪和粘貼。采用了 GZO透明薄膜作為透明導電電極，增加了薄膜太陽能電池的透光率同時提高了透明電極的耐腐蝕性能，使得薄膜太陽能電池的光電轉換效率得到了很大的提高。采用BCN作為絕緣層，其晶格失配率相差很小，可以制備出質量均勻的Ag背電極。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型實施例提供的產(chǎn)品結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0014]參見圖1，一種Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池，從上到下依次包括金屬Ag電極1、第一透明導電薄膜2、N型納米晶硅薄膜3、本征非摻雜納米晶硅薄膜4作為中間層、P型納米晶硅薄膜5、第二透明導電薄膜6、BCN絕緣層薄膜7以及不銹鋼柔性襯底8。第一透明導電薄膜為ITO透明導電薄膜。第二透明導電薄膜采用GZO透明導電薄膜。在BCN薄膜與不銹鋼柔性襯底之間具有金剛石保護薄膜。
[0015]制備過程為:
[0016]I)、將不銹鋼柔性襯底基片先用用離子水超聲波清洗5分鐘后，用氮氣吹干送入PECVD反應室，在8.0X 10 4Pa真空的條件下，沉積制備金剛石抗腐蝕絕緣層。其工藝參數(shù)條件是:氫氣與甲烷作為混合氣體反應源，其氫氣與甲烷流量比20:1，襯底溫度為300°C?500 °C，沉積時間為10分鐘至20分鐘。
[0017]2)、然后送入磁控濺射反應室沉積制備BCN絕緣層。其工藝參數(shù)條件是:氮氣和甲烷作為混合氣體反應源，其氮氣甲烷流量比2:1，反應濺射硼靶材的純度為99.99%，襯底溫度為100°C?200°C，沉積時間為30分鐘至I個小時。
[0018]3)、然后制備GZO透明導電薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強有機物化學氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應室中通入氬氣(Ar)攜帶的三甲基鎵(TMGa)和二乙基鋅(DEZn)以及氧氣(O2)，其流量比為1:5:40，沉積溫度為100°C?600°C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?1.2Pa，沉積時間為10分鐘?20分鐘。
[0019]4)、制備P型納米晶硅薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強有機物化學氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應室中通入Ar稀釋的SiH4以及H2稀釋的PH3,其流量分別為Ar稀釋的SiH4S 4?7SCCm，為H 2稀釋的PH 3為I?8sCCm，氫氣(H 2)流量為30sccm到80sccm，沉積溫度為250 °C?600 °C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?
1.2Pa，沉積時間為30?80分鐘。
[0020]5)、制備本征非摻雜納米晶硅薄膜即本征I型納米晶硅薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強有機物化學氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應室中通入Ar稀釋的SiH4以及H2，其流量分別為Ar稀釋的SiH4S 4?7sCCm，氫氣(H2)流量為30sCCm到80sccm，沉積溫度為250°C?600°C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?1.2Pa，沉積時間為30?80分鐘。
[0021]6)、制備N型納米晶硅薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強有機物化學氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應室中通入Ar稀釋的SiH4以及H2稀釋的B2H6,其流量分別為Ar稀釋的SiH4S 4?7SCCm，為H 2稀釋的B 2H6為I?8sCCm，氫氣(H 2)流量為30sccm到80sccm，沉積溫度為250 °C?600 °C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?1.2Pa，沉積時間為30?80分鐘。
[0022]7)、采用磁控濺射制備ITO基透明導電薄膜；其工藝參數(shù)條件是:氧氣氣作為氣體反應源，其氧氣流量為10?20SCCm，反應濺射銦金屬靶材的純度為99.99%，襯底溫度為50°C?150°C，沉積時間為3?10分鐘。
[0023]8)、制備金屬Ag電極，采用磁控濺射制備，其工藝參數(shù)條件是:氬氣作為氣體反應源，其氬氣流量為10?20SCCm，反應濺射銀金屬靶材的純度為99.99%,襯底溫度為50°C?400 °C，沉積時間為3?10分鐘。
[0024]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池，其特征在于，從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導電薄膜、N型納米晶硅薄膜、本征非摻雜納米晶硅薄膜作為中間層、P型納米晶硅薄膜、第二透明導電薄膜、BCN絕緣層薄膜以及不銹鋼柔性襯底。2.如權利要求1所述的Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池，其特征在于，所述第一透明導電薄膜為ITO透明導電薄膜。3.如權利要求1所述的Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池，其特征在于，所述第二透明導電薄膜采用GZO透明導電薄膜。4.如權利要求1所述的Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池，其特征在于，在BCN薄膜與不銹鋼柔性襯底之間具有金剛石保護薄膜。
【專利摘要】本實用新型屬于太陽電池制造技術領域，特別涉及一種Si基柔性不銹鋼結構太陽能電池。從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導電薄膜、N型納米晶硅薄膜、本征非摻雜納米晶硅薄膜作為中間層、P型納米晶硅薄膜、第二透明導電薄膜、BCN絕緣層薄膜以及不銹鋼柔性襯底。本實用新型在Ag背電極和Si基薄膜之間加入金剛石薄膜與BCN薄膜，進一步增加了腐蝕性能，使太陽電池壽命更長。所采用的襯底為柔性襯底的不銹鋼等，此柔性太陽能電池最大的特點是重量輕、攜帶方便、不易粉碎，其重量比功率和體積比功率較其它種類的電池高幾個數(shù)量級。
【IPC分類】H01L31/077, H01L31/0392, H01L31/0224
【公開號】CN204857743
【申請?zhí)枴緾N201520582800
【發(fā)明人】陳志強, 馬明一, 黃超, 黃力, 李嵩, 殷紹睿
【申請人】遼寧恒華航海電力設備工程有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月5日