CN101017860A - 氢化非晶硅薄膜太阳电池及制备方法 - Google Patents

氢化非晶硅薄膜太阳电池及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢化非晶硅薄膜太阳电池及制备方法，产品包括在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上设有第一层Ag/Cr电极，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上依次设置掺硼的p型氢化非晶硅薄膜、本征的i型氢化非晶硅薄膜、掺磷的n型氢化非晶硅薄膜，第一层Ag/Cr电极穿过掺硼的p型氢化非晶硅薄膜层，并伸入本征的i型氢化非晶硅薄膜中，在掺磷的n型氢化非晶硅薄膜上设置SnO2透明导电薄膜层，在SnO2透明导电薄膜层上设置第二层Ag/Cr电极。各层依次制得。本发明在廉价的衬底上制备pin结构微晶硅薄膜太阳电池，稳定后的器件转换效率衰减不超过初始效率的10％，有效提高了氢化非晶硅薄膜太阳电池的使用稳定性。

Description

氢化非晶硅薄膜太阳电池及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳电池及生产方法。
背景技术：
现有的氢化非晶硅薄膜太阳电池存在稳定性不理想、转换效率低、生产成本高等缺陷。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种使用稳定性好、转换效率高的氢化非晶硅薄膜太阳电池及制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种氢化非晶硅薄膜太阳电池，其特征是：包括铟锡氧化物透明导电膜玻璃，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上设有第一层Ag/Cr电极，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上依次设置掺硼的p型氢化非晶硅薄膜、本征的i型氢化非晶硅薄膜、掺磷的n型氢化非晶硅薄膜，第一层Ag/Cr电极穿过掺硼的p型氢化非晶硅薄膜层，并伸入本征的i型氢化非晶硅薄膜中，在掺磷的n型氢化非晶硅薄膜上设置SnO2透明导电薄膜层，在SnO2透明导电薄膜层上设置第二层Ag/Cr电极。
铟锡氧化物透明导电膜玻璃的面积为156mm×156mm或125mm×125mm。
第一层Ag/Cr电极由30～50nm厚度的Cr层与Cr层上500～600nm厚度的Ag层组成。
掺硼的p型氢化非晶硅薄膜的厚度为20～40nm，本征的i型氢化非晶硅薄膜厚度为900～1100nm，掺磷的n型氢化非晶硅薄膜厚度为20～30nm。
SnO2透明导电薄膜层的厚度为10～20μm。
第二层Ag/Cr电极由30～50nm厚度的Cr层与Cr层上10～15μm厚度的Ag层组成。
一种氢化非晶硅薄膜太阳电池的制备方法，其特征是：包括下列步骤：
1)取铟锡氧化物透明导电膜玻璃
以面积为156mm×156mm或125mm×125mm的铟锡氧化物透明导电膜玻璃为异质衬底；
2)制备第一层Ag/Cr电极
采用真空蒸镀的方法，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上，首先蒸镀一层厚度30nm～50nm的Cr，然后原位蒸镀厚度500nm～600nm的Ag。采用的本体真空度达到10-6Torr，蒸镀时的真空度数量级为10-4Torr；
3)制备掺硼的p型氢化非晶硅薄膜
采用板式PECVD方法，以B2H6、SiH4、H2为源气体，沉积温度250℃～300℃，功率250W～500W，制备掺硼的p型氢化非晶硅薄膜，厚度为20nm～40nm；
4)制备本征的i型氢化非晶硅薄膜
以SiH4，H2为源气体，采用与步骤3)相同方法制备本征的i型氢化非晶硅薄膜，厚度，为900～1100nm；
5)制备掺磷的n型氢化非晶硅薄膜
工艺参数同上，以PH3、SiH4、H2为源气体，采用与步骤3)相同方法制备掺磷的n型氢化非晶硅薄膜，厚度为20nm～30nm；
6)制备SnO2透明导电薄膜
采用中频磁控溅射的方法，制备SnO2透明导电薄膜，薄膜厚度为10～20μm。
7)制备第二层Ag/Cr电极
采用真空蒸镀的方法，在SnO2透明导电薄膜上，首先蒸镀一层厚度约30nm～50nm的Cr，然后原位蒸镀厚度约为10μm～15μm的Ag。
本发明在廉价的衬底上制备pin结构微晶硅薄膜太阳电池，稳定后的器件转换效率衰减不超过初始效率的10％，有效提高了氢化非晶硅薄膜太阳电池的使用稳定性；本发明太阳电池转换效率提高至17～19％；本发明生产成本低。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图是本发明一个实施例的结构示图。
具体实施方式：
1)取铟锡氧化物透明导电膜玻璃
以面积为156mm×156mm或125mm×125mm的铟锡氧化物(ITO-Indium Tin Oxide)透明导电膜(TCO-Transparent Conductive Oxide)玻璃为异质衬底。附图中有玻璃1、铟锡氧化物透明导电膜2。
2)制备第一层Ag/Cr电极
采用真空蒸镀的方法，首先蒸镀一层厚度约30nm～50nm的Cr，然后原位蒸镀厚度约为500nm～600nm的Ag。采用的本体真空度达到10-6Torr，蒸镀时的真空度数量级为10-4Torr。
3)制备掺硼的p型氢化非晶硅薄膜
采用板式PECVD(电源频率13.56MHz，本体真空度10-6Torr)方法，以B2H6、SiH4、H2为源气体，沉积温度250℃～300℃，功率250W～500W，制备掺硼的p型氢化非晶硅薄膜(p a-Si:H，厚度约为20nm～40nm)，拉曼晶化度可达到45％。
4)制备本征的i型氢化非晶硅薄膜
工艺参数设置同步骤2)，以SiH4、H2为源气体，制备本征的i型氢化非晶硅薄膜(i a-Si:H，厚度约为1000nm)，拉曼晶化度可达到74％。
5)制备掺磷的n型氢化非晶硅薄膜
工艺参数设置同步骤2)，以PH3、SiH4、H2为源气体，制备掺磷的n型氢化非晶硅薄膜(n a-Si:H，厚度约为20nm～30nm)，拉曼晶化度可达到50％。
6)制备SnO2透明导电薄膜
采用中频磁控溅射的方法(本体真空度10-6Torr，溅射时的真空度数量级为10-4Torr)制备SnO2透明导电薄膜(ITO)，薄膜厚度约为15μm。
7)制备第二层Ag/Cr电极
工艺参数与步骤2)相同，首先蒸镀一层厚度约30nm～50nm的Cr，然后原位蒸镀厚度约为10μm～15μm的Ag。
制得的产品：氢化非晶硅薄膜太阳电池，包括铟锡氧化物透明导电膜玻璃(有玻璃1、铟锡氧化物透明导电膜2)，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上设有第一层Ag/Cr电极3，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上依次设置掺硼的p型氢化非晶硅薄膜4、本征的i型氢化非晶硅薄膜5、掺磷的n型氢化非晶硅薄膜6，第一层Ag/Cr电极3穿过掺硼的p型氢化非晶硅薄膜层4，并伸入本征的i型氢化非晶硅薄膜5中，在掺磷的n型氢化非晶硅薄膜6上设置SnO2透明导电薄膜层7，在SnO2透明导电薄膜层7上设置第二层Ag/Cr电极8。

Claims (7)

1、一种氢化非晶硅薄膜太阳电池，其特征是：包括铟锡氧化物透明导电膜玻璃，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上设有第一层Ag/Cr电极，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上依次设置掺硼的p型氢化非晶硅薄膜、本征的i型氢化非晶硅薄膜、掺磷的n型氢化非晶硅薄膜，第一层Ag/Cr电极穿过掺硼的p型氢化非晶硅薄膜层，并伸入本征的i型氢化非晶硅薄膜中，在掺磷的n型氢化非晶硅薄膜上设置SnO2透明导电薄膜层，在SnO2透明导电薄膜层上设置第二层Ag/Cr电极。
2、根据权利要求1所述的氢化非晶硅薄膜太阳电池，其特征是：铟锡氧化物透明导电膜玻璃的面积为156mm×156mm或125mm×125mm。
3、根据权利要求1或2所述的氢化非晶硅薄膜太阳电池，其特征是：第一层Ag/Cr电极由30～50nm厚度的Cr层与Cr层上500～600nm厚度的Ag层组成。
4、根据权利要求1或2所述的氢化非晶硅薄膜太阳电池，其特征是：掺硼的p型氢化非晶硅薄膜的厚度为20～40nm，本征的i型氢化非晶硅薄膜厚度为900～1100nm，掺磷的n型氢化非晶硅薄膜厚度为20～30nm。
5、根据权利要求1或2所述的氢化非晶硅薄膜太阳电池，其特征是：SnO2透明导电薄膜层的厚度为10～20μm。
6、根据权利要求1或2所述的氢化非晶硅薄膜太阳电池，其特征是：第二层Ag/Cr电极由30～50nm厚度的Cr层与Cr层上10～15μm厚度的Ag层组成。
7、一种氢化非晶硅薄膜太阳电池的制备方法，其特征是：包括下列步骤：
1)取铟锡氧化物透明导电膜玻璃
以面积为156mm×156mm或125mm×125mm的铟锡氧化物透明导电膜玻璃为异质衬底；
2)制备第一层Ag/Cr电极
采用真空蒸镀的方法，在铟锡氧化物透明导电膜玻璃上，首先蒸镀一层厚度30nm～50nm的Cr，然后原位蒸镀厚度500nm～600nm的Ag。采用的本体真空度达到10-6Torr，蒸镀时的真空度数量级为10-4Torr；
3)制备掺硼的p型氢化非晶硅薄膜
采用板式PECVD方法，以B2H6、SiH4、H2为源气体，沉积温度250℃～300℃，功率250W～500W，制备掺硼的p型氢化非晶硅薄膜，厚度为20nm～40nm；
4)制备本征的i型氢化非晶硅薄膜
以SiH4，H2为源气体，采用与步骤3)相同方法制备本征的i型氢化非晶硅薄膜，厚度，为900～1100nm；
5)制备掺磷的n型氢化非晶硅薄膜
工艺参数同上，以PH3、SiH4、H2为源气体，采用与步骤3)相同方法制备掺磷的n型氢化非晶硅薄膜，厚度为20nm～30nm；
6)制备SnO2透明导电薄膜
采用中频磁控溅射的方法，制备SnO2透明导电薄膜，薄膜厚度为10～20μm；
7)制备第二层Ag/Cr电极
采用真空蒸镀的方法，在SnO2透明导电薄膜上，首先蒸镀一层厚度约30nm～50nm的Cr，然后原位蒸镀厚度约为10μm～15μm的Ag。
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