CN100386887C - 陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于太阳能技术范围的一种陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池。在陶瓷衬底上沉积隔离层及形成p型多晶硅薄膜，扩散制备p-n结，激光刻槽剥离部分区域的n型硅层，制作的正电极和n型硅层连接、裸露出的反电极和p型多晶硅薄膜连接。以使正电极和反电极都从电池正面引出，解决了陶瓷衬底不导电，反电极无法从背面引出的问题。材料易得，成本低，工艺成熟，性能价格比高。
Description
技术领域
本发明属于太阳能技术范围，特别涉及一种陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池。
背景技术
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，在即将过去的20世纪中，社会的高度发展是以对自然资源的无限制开采利用为基础的，其中尤以石油、煤炭、天然气等燃料为代表。根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年了。全球性的能源问题使寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。另一方面，现代化工业的快速发展，造成了环境的严重污染，并由此引发了气候、健康、生态等一系列问题。能源与环境已成为世界发展所面临的两大问题。
照射在地球上的太阳能非常巨大，据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和；大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。太阳电池可将太阳能直接转化成电能供人类使用，是利用太阳能资源的有效方式，而且，它在使用中不会产生任何有害物质，因此是一种无污染的产品，另外还具有系统运行可靠，长寿命，安装使用方便等优点，所以，太阳电池在解决能源与环境问题方面倍受青睐，被誉为是理想的能源。预测到下世纪中叶，太阳能光伏发电将达到世界总发电量15-20％，成为人类的基础能源之一。
太阳电池有着相当大的市场潜力，电池效率也在不断提高，但仍然无法大规模普及应用，主要障碍还在于成本偏高。所以，目前地面上应用较多的主要是由政府出钱的试验和示范性项目中，或便于应用光伏发电的地方，比如：便携式太阳电池组件，作为远离电网的供电系统，用作海上助航设备的电源，或一些远程设备的供电等。
解决这个问题的途径有两条，一是大幅度提高电池效率，提高性能价格比，然而，从理论上讲，现有材料制成的太阳电池其效率的理论上限都不高，最高不到30％，现有工艺水平已使电池效率与理论极限相差不大。因此，要大幅度提高电池效率可能性不大。解决问题的另一个办法是降低成本，这已成为目前太阳电池研究中的重要方面。比如，通过降低材料耗量、简化工艺、改变结构等手段，以求能牺牲一定的电池效率为代价，降低成本，得合适的性能价格比。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池，其特征在于：采用LPCVD方法，在陶瓷衬底1上沉积形成2μm厚的SiO2隔离层2，后用CVD沉积或熔融硅浸润的方法在隔离层2上形成一层10μm的p型硅薄膜3，扩散制备p-n结，利用激光刻槽剥离n型层4要使p型层3裸露，以使正电极5、反电极6都从电池正面引出；制作的正电极5和n型硅层4连接、裸露出的反电极6和p型多晶硅薄膜3连接。
所述陶瓷衬底材料为99％Al2O3陶瓷、纯SiC或者莫来石，制备成表面平整、致密的片状材料的陶瓷。
所述隔离层为Si3N4、SiC、SiO2的单层或多层薄膜。
本发明的有益效果是1.陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池正电极、反电极都从表面引出，解决了陶瓷衬底不导电，反电极无法从背面引出的问题。2.材料易得，成本低，工艺成熟，性能价格比高。
附图说明
图1为陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池样品的剖面图。
图2为陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池样品的正面视图。
具体实施方式
本发明是一种陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池，是采用LPCVD方法，在材料为99％Al2O3陶瓷或纯SiC或者莫来石等可以制备成表面平整、致密的片状的陶瓷衬底1上沉积形成2μm厚的Si3N4、SiC或SiO2的单层或多层薄膜的隔离层2，后用CVD沉积或熔融硅浸润的方法在隔离层2上形成一层10μm的p型硅薄膜3，扩散制备p-n结，利用激光刻槽剥离n型层4，使p型层3裸露，以使正电极5、反电极6都从电池正面引出；制作的正电极5和n型硅层4连接、裸露出的反电极6和p型多晶硅薄膜3连接。
下面再举具体实施例对本发明予以进一步说明。
实施例1
采用纯度为99％Al2O3陶瓷材料，经流延成型制作成30mm×20mm×0.5mm的坯片，烧制、整平、抛光后清洗。
将LPCVD设备抽真空至0.08托，先后用N2、HCL气体清洗炉管，升温至800℃，通SiH4及NH4气体，流量分别是SiH4：5.0sccm；NH4：180sccm，如图一所示在陶瓷衬底表面覆盖功能SiO2隔离层2。
以SiH2Cl2为原料气体，采用RTCVD工艺在石英反应器中沉积硅薄膜。气源采用配比为150∶0.4的H2和SiH2Cl2的混合气体。1200℃下依次通N2气20分钟，通H2 3分钟，通SiH2Cl2气体及B2H6气体30分钟后生长结束。
将样品按照常规体材料太阳能电池的扩散工艺进行处理后用激光划片机剥离n型硅层，然后在表面蒸镀电极栅线，即可得到陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池。
实施例2
纯SiC粉料经干压成型制作成1mm厚的Φ30坯片，热压烧结、整平、抛光后清洗。高纯硅粉在Ar气保护炉中熔化于石英坩埚中，将SiC陶瓷片浸入液态熔融硅中，以1cm/s的速度匀速拉出，即可在陶瓷片表面形成一层硅薄膜。
将样品按实施例1的方法进行扩散、剥离n型层、蒸镀电极工艺后即可得到陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池。
Claims (1)
1.一种陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳能电池，所述在陶瓷衬底(1)上沉积隔离层(2)，在隔离层(2)上形成p型多晶硅薄膜(3)，扩散制备p-n结，激光刻槽剥离部分区域的n型硅层(4)，制作的正电极(5)和n型硅层(4)连接、裸露出的反电极(6)和p型多晶硅薄膜(3)连接；正电极(5)和反电极(6)都从电池正面引出，其特征在于，在1mm厚陶瓷衬底(1)上沉积形成的隔离层(2)的厚度为2μm，在隔离层(2)上形成一层10μm的p型硅薄膜(3)。
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