CN101567403A - 一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺 - Google Patents

一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN101567403A
CN101567403A CNA200810093812XA CN200810093812A CN101567403A CN 101567403 A CN101567403 A CN 101567403A CN A200810093812X A CNA200810093812X A CN A200810093812XA CN 200810093812 A CN200810093812 A CN 200810093812A CN 101567403 A CN101567403 A CN 101567403A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor layer
silicon
superlattice
type semiconductor
intrinsical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA200810093812XA
Other languages
English (en)
Inventor
简永杰
杨茹媛
张育绮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contrel Technology Co Ltd
Contrel Semiconductor Technology Co Ltd
Original Assignee
Contrel Semiconductor Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contrel Semiconductor Technology Co Ltd filed Critical Contrel Semiconductor Technology Co Ltd
Priority to CNA200810093812XA priority Critical patent/CN101567403A/zh
Publication of CN101567403A publication Critical patent/CN101567403A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺，该结构主要包含一衬底；一透明导电膜；一非晶硅P型半导体层；一超晶格半导体层；一本征型(i型)半导体层；一N型半导体层以及一电极。其中，该超晶格半导体层利用不同材料的薄膜相互堆叠而成，用以提高光电特性，并增加太阳能电池的光电转换效率。

Description

一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺
技术领域
本发明涉及一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺，通过制作利用不同材料的薄膜相互堆叠而成的超晶格半导体层，该硅基薄膜太阳能电池可以提高其光电特性。
背景技术
目前由于国际能源短缺，世界各国一直持续研发各种可行的替代能源，其中以太阳能发电的太阳电池最受瞩目。太阳电池具有使用方便、取之不尽、用之不竭、无废弃物、无污染、无转动部分、无噪音、可阻隔辐射热、使用寿命长、尺寸可随意变化、并与建筑物结合及普及化等优点，因此利用太阳电池作为能源的取得。
在20世纪70年代，由美国贝尔实验室首先研制出的硅太阳能电池逐步发展起来。随着太阳电池的发展，如今太阳能电池有多种类型，典型的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。
硅(Silicon)作为目前通用的太阳能电池的原料代表，在市场上又区分为：1.单结晶硅；2.多结晶硅；3.非结晶硅。目前最成熟的工业生产制造技术和最大的市场占有率是以单晶硅和非晶硅为主的光电板。原因是：一、单晶效率最高；二、非晶价格最便宜，且无需封装，生产也最快；三、多晶的切割及下游再加工比较不容易，而前述两种都较易于再切割及加工。为了降低成本，现今主要以积极发展非晶硅薄膜太阳电池为主，但其效率在实际应用中仍然过低。近来，所谓在本征型(i型)半导体层中成长所谓的微晶硅(Microcrystalline Si，μc-Si:H)结构最受瞩目。然而，过去并无在单一P-i-N结构中制作具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池。
因此，有必要提出一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺，利用超晶格结构来提高其光波长的吸收范围，并增加太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构与工艺。其中，该超晶格半导体层利用不同材料的薄膜相互堆叠而成，用以提高光电特性，并增加太阳能电池的光电转换效率。
为达到上述目的，本发明提出一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构，其包含一衬底；一透明导电膜；一非晶硅P型半导体层；一超晶格半导体层；一本征型(i型)半导体层；一N型半导体层以及一电极。其中，该衬底的一面为照光面。该透明导电膜形成在该衬底上，其用以取出电能与提升光电转换的效率。该非晶硅P型半导体层形成在该透明导电膜的上方，其厚度在0.5微米至5微米之间。该超晶格半导体层形成在该非晶硅P型半导体层的上方，其由非晶硅与结晶硅相互堆叠而成，其堆叠次数在3至10次之间，且其厚度在10纳米至150纳米之间，用以提高太阳能电池的电特性。该本征型(i型)半导体层内具有镶埋结晶硅，该本征型(i型)半导体层形成在超晶格半导体层的上方，且该本征型(i型)半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间，用以提高太阳能电池的电特性。该N型半导体层形成在该本征型(i型)半导体层的上方，该N型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间。该电极形成在该N型半导体层的上方，用以取出电能与提升光电转换的效率。
根据本发明的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构，其中该硅基薄膜太阳能电池结构还包含：一抗反射层，形成在该N型半导体层的上方，用以减少反射所造成的光能流失。
为达到上述目的，本发明提出一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其包含下列步骤：(A)提供一衬底；(B)形成一透明导电膜于该衬底之上；(C)形成一非晶硅P型半导体层于该透明导电膜之上；(D)形成一超晶格半导体层于该非晶硅P型半导体层之上；(E)形成一本征型(i型)半导体层于该超晶格半导体层之上；(F)形成一N型半导体层于该本征型(i型)半导体之上；以及(G)形成一电极于该N型半导体层之上。其中该步骤(A)：该衬底用以作为承载主体。该步骤(B)：该透明导电膜的材料选自于铟锡氧化物、二氧化锡与含杂质的氧化锌所组成族群中的任何一种材料。该步骤(C)：该非晶硅P型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间。该步骤(D)：该超晶格半导体层由非晶硅与结晶硅相互堆叠而成，其堆叠次数在3至10次之间，且该超晶格半导体层的厚度在10纳米至150纳米之间。该步骤(E)：该本征型(i型)半导体层内具有镶埋结晶硅，且该本征型(i型)半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间。该步骤(F)：该N型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间。以及该步骤(G)：该电极的材料选自于铟锡氧化层、二氧化锡、氧化锌、镍、金、银、钛、铜、钯与铝所组成族群中的任何一种材料。
根据本发明的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其中该工艺还包含：形成一抗反射层于该N型半导体层的上方，且形成该抗反射层的工艺选自等离子体增强型化学式气相沉积法、热丝化学气相沉积法与特高频等离子体增强型化学式气相沉积法所组成的一族群。
根据本发明的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其中形成该超晶格半导体层的工艺选自于等离子体增强型化学式气相沉积工艺、热丝化学气相沉积法与特高频等离子体增强型化学式气相沉积法所组成的一族群。
根据本发明的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其中该超晶格半导体层在制作时，工艺温度在20℃至300℃之间。
根据本发明的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其中该超晶格半导体层的非晶硅使用一混合物所形成，该混合物由硅烷气体与氢气，或硅烷气体、氢气与氩气所组成，且该混合物的氢含量比例在1％至20％之间。
附图说明
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，本说明书中特举本发明的较佳实施例，并结合附图作详细说明。相关附图的内容说明如下：
图1所示为本发明的一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的侧视剖面图；
图2所示为本发明的超晶格半导体层的侧视剖面图；
图3所示为本发明的第一实施例的X光绕射分析图；
图4所示为本发明的第一实施例的微拉曼光谱分析图；
图5所示为本发明的第三实施例的微拉曼光谱分析图。
【主要器件符号说明】
100：一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池
110：衬底                    120：透明导电膜
130：非晶硅P型半导体层       140：超晶格半导体层
141：结晶硅半导体层          142：非晶硅半导体层
150：本征型(i型)半导体层
151：本征型(i型)半导体层内镶埋的结晶硅
160：N型半导体层             170：电极
具体实施方式
虽然本发明可表现为不同形式的实施例，但附图所示及下文中的说明为本发明的较佳实施例，并请了解本文所揭示的是考虑为本发明的一示例，且其意图并非用以将本发明限制于附图及/或所描述的特定实施例中。
请参照图1，其所示为本发明的一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池100结构的侧视剖面图。该一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池100结构包含一衬底110；一透明导电膜120；一非晶硅P型半导体层130；一超晶格半导体层140；一本征型(i型)半导体层150；一N型半导体层160以及一电极170。该硅基薄膜太阳能电池结构还包含：一抗反射层，形成在该N型半导体层160的上方，用以减少反射所造成的光能流失。其中，该衬底110的一面为照光面。该透明导电膜120形成在该衬底110上，用以取出电能与提升光电转换的效率。该非晶硅P型半导体层130形成在该透明导电膜120的上方，该非晶硅P型半导体层130的厚度在0.5微米至5微米之间。该超晶格半导体层140形成在该非晶硅P型半导体层130的上方，该超晶格半导体层140由非晶硅与结晶硅相互堆叠而成，且堆叠次数在3至10次之间。该超晶格半导体层140的厚度在10纳米至150纳米之间，用以提高太阳能电池的电特性。在一实施例中，该超晶格半导体层140中的结晶硅的晶粒尺寸在5纳米至30纳米之间，且该超晶格半导体层140的结晶度比在10％至50％之间。
该超晶格半导体层140的堆叠方式如图2所示，且该堆叠方式可提高开路电压及增加光电转换效率。该本征型(i型)半导体层150内具有镶埋结晶硅151，且镶埋结晶硅151的材料选自于纳米晶硅、微晶硅与多晶硅所组成族群中的任何一种材料，镶埋结晶硅151的结晶尺寸在10内米至300纳米之间。而本征型(i型)半导体层150形成在该超晶格半导体层140的上方，其厚度在0.5微米至5微米之间，用以提高太阳能电池的电特性。其中，该本征型(i型)半导体层150对于薄膜型太阳能电池的电特性影响最大，这是由于电子与空穴在材料内部传导时，若该本征型(i型)半导体层150厚度过厚，两者的重合机率极高，为避免该现象发生，本征型(i型)半导体层150不宜过厚。反之，该本征型(i型)半导体层150的厚度过薄时，又易造成吸旋光性不足。该本征型(i型)半导体层150一般以非晶硅质薄膜(a-Si:H)为主。然而，非晶硅质薄膜在光照后的短时间内，其性能将大幅的衰退，即所谓的SW(Staebler-Wronski)效应，其衰减幅度约15％～35％。该SW效应是由于材料中部分悬空键的硅原子(Dangling bond，DB)因光照射后，所发生结构变化之故。微晶硅薄膜的载流子迁移率比一般非晶硅薄膜高出1～2个数量级，而暗电导率则介于10-5～10-7(S.cm-1)之间，明显高出传统非晶硅质薄膜3～4个数量级，因此使用微晶硅薄膜可以提高太阳能电池的转换效率。该N型半导体层160形成在该本征型(i型)半导体层150的上方，其厚度在0.5微米至5微米之间，且该N型半导体层160的材料选自于微晶硅、多晶硅、非晶硅锗、微晶硅锗与多晶硅锗所组成族群中的任何一种材料。该电极170形成在该N型半导体层160的上方，用以取出电能与提升光电转换的效率。其中，该非晶硅P型半导体层130的定义为：在原本征材料中加入杂质(Impurities)用以产生多余的空穴，以空穴构成多数载流子的半导体，则称之为非晶硅P型半导体层130。例如：对硅或锗半导体而言，在其本征半导体中，掺入3价原子的杂质(Impurities)形成多余的空穴，使该空穴作为电流的运作方式。该N型半导体层160指在本征材料中加入的杂质可产生多余的电子，以电子构成多数载流子的半导体，即称之为N型半导体层160。举例来说，就硅或锗半导体而言，若对本征半导体掺入5价原子的杂质时，会形成多余的电子，并以电子流做为主要的运作方式。
本发明的一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池100的工艺包含下列步骤：(A)提供一衬底110；(B)形成一透明导电膜120于该衬底110之上；(C)形成一非晶硅P型半导体层130于该透明导电膜120之上；(D)形成一超晶格半导体层140于该非晶硅P型半导体层130之上；(E)形成一本征型(i型)半导体层150于该超晶格半导体层140之上；(F)形成一N型半导体层160于该本征型(i型)半导体层150之上以及(G)形成一电极170于该N型半导体层160之上。
本发明的第一实施例的该步骤(A)：该衬底110用以作为承载主体，且该衬底110选自于硅、玻璃、可挠性衬底与不锈钢板所组成群族之一。为了得到较佳的透光特性与较低的制造成本，可采用玻璃及不锈钢板作为衬底。该步骤(B)：该透明导电膜120选用常见的蒸镀法(Evaporation)、溅镀法(Sputter)、电镀法、印刷法等工艺作为主要的工艺方式。而该透明导电膜120的材料可选自于铟锡氧化物(Indium tin oxide，ITO)、二氧化锡(Stannum dioxide，SnO2)、氧化锌(Zinc oxide，ZnO)与含杂质的氧化锌等所组成族群的任何一种材料。该步骤(C)：制作该非晶硅P型半导体层130时，其氢含量比例在1％至20％之间，且该非晶硅P型半导体层130形成在该透明导电膜120上，而该非晶硅P型半导体层130的厚度在0.5微米至5微米之间。该非晶硅P型半导体层130薄膜选用等离子体增强型化学式气相沉积工艺(Plasma-enhanced chemicalvapor deposition，PECVD)、热丝化学气相沉积法(Hot-wire chemical vapordeposition，HW-CVD)或特高频等离子体增强型化学式气相沉积(Very highfrequency-plasma enhance chemical vapor deposition，VHF-PECVD)等工艺作为主要工艺方式。在一实施例中，本发明的该非晶硅P型半导体层130由等离子体增强型化学式气相沉积来形成，其机台腔体的压力为0.01托(torr)至0.5托(torr)，工艺温度为室温至300℃，通入的气体可选用硅化合物(Silicide)气体如硅烷(Silane，SH4)并混和氢气(Hydrogen，H)、氩气(Argon，Ar)等作为该非晶硅P型半导体薄膜的制作气体。需注意的是该非晶硅P型半导体层130的掺杂浓度在1×1020原子/立方厘米左右。其中，该非晶硅P型半导体层130的掺杂方式可选用气体掺杂、铝诱导结晶硅(Aluminum induced crystalline，AIC)、热扩散法(Thermal diffusion)、固相结晶化(Solid phase crystalline，SPC)或准分子激光退火(Excimer laser anneal，ELA)等工艺作为主要的工艺方式。该步骤(D)：该超晶格半导体层140由非晶硅与结晶硅相互堆叠而成。制作该非晶硅时，使用一混合物来形成该非晶硅，其中该混合物由硅烷气体与氢气，或硅烷气体、氢气与氩气所组成，且该混合物的氢含量比例在1％至20％之间。该超晶格半导体层140内的非晶硅与结晶硅的工艺方式选用等离子体增强型化学式气相沉积工艺、热丝化学气相沉积法或特高频等离子体增强型化学式气相沉积法等工艺作为主要工艺方式。在一实施例中，本发明的该超晶格半导体层140由等离子体增强型化学式气相沉积来形成，其机台腔体的压力为0.01托(torr)至0.5托(torr)，工艺温度为20℃至300℃，通入的气体可选用硅化合物气体如硅烷并混和氢气、氩气等作为该超晶格半导体层140内的非晶硅半导体层142与结晶硅半导体层141薄膜的制作气体。当氢气流量占硅烷制成流量比例在10倍以上则称之为结晶硅半导体层141；反之，当氢气流量占硅烷制成流量比例在10倍以下则称之为非晶硅半导体层142。其中，该超晶格半导体层140内的非晶硅半导体层142与结晶硅半导体层141的薄膜总厚度介于10纳米至150纳米之间，较佳的厚度约为100纳米，且该超晶格半导体层140内的非晶硅半导体层142的厚度须小于结晶硅半导体层141的厚度。其中，该超晶格半导体层140内的非晶硅半导体层142与结晶硅半导体层141相互堆叠的次数在3至10次之间。该步骤(E)：该本征型(i型)半导体层150内具有镶埋结晶硅，其中该本征型(i型)半导体层150在制作时，其氢气流量与硅烷流量比例在5倍至50倍之间。该本征型(i型)半导体层150内镶埋的结晶硅151通过混和硅烷气体及氢气所形成，可用以提高电特性，并增加太阳能电池的转换效率。该本征型(i型)半导体层150内镶埋的结晶硅151薄膜的工艺方式可选用等离子体增强型化学式气相沉积工艺、热丝化学气相沉积法或特高频等离子体增强型化学式气相沉积工艺作为主要工艺方式。在一实施例中，本发明的该本征型(i型)半导体层150内镶埋的结晶硅151薄膜由等离子体增强型化学式气相沉积来形成，其机台腔体的压力为0.01托(torr)至0.5托(torr)，工艺温度为室温至300℃，通入的气体可选用硅化合物气体如硅烷并混和氢气、氩气等作为该本征型(i型)半导体层150内镶埋的结晶硅151薄膜的制作气体。其中该本征型(i型)半导体层150的厚度介于0.5微米至5微米之间。
现请参照图3，其所示为微晶硅质薄膜的X光绕射分析图。利用X光绕射分析仪的实作量测结果显示，其X光绕射分析图的峰值出现(111)、(220)、(311)的硅质结晶面。现请参照图4，其所示为微晶硅质薄膜的微拉曼光谱分析图。利用微拉曼光谱分析仪(micro Raman spectra)的实作量测结果显示，其微拉曼光谱图的峰值出现在510cm-1，其为一中等结晶度的微晶硅质薄膜。该步骤(F)：该N型半导体层160形成在该本征型(i型)半导体层150的上方。该N型半导体层160的工艺方式选用等离子体增强型化学式气相沉积工艺、热丝化学气相沉积法或特高频等离子体增强型化学式气相沉积工艺作为主要工艺方式。在一实施例中，本发明的该N型半导体层160由等离子体增强型化学式气相沉积来形成，其机台腔体的压力为0.01托(torr)至0.5托(torr)，工艺温度为室温至300℃，通入的气体可选用硅化合物气体如硅烷并混和氧气、氩气等作为该N型半导体层160的制作气体。其中，该N型半导体层160的掺杂浓度在1×1020原子/立方厘米左右。且该N型半导体层160的掺杂方式可选用气体掺杂、准分子激光退火、固相结晶化、热扩散法或离子注入法所组成群族之一作为主要的工艺方式。且该N型半导体层160的厚度介于0.5微米至5微米之间。该步骤(G)：该电极170形成在该N型半导体层160的上方，且其选自于蒸镀法、溅镀法、电镀法或印刷法所组成族群中的任何一种工艺。该电极170可选用常见的蒸镀法、溅镀法、电镀法、印刷法等工艺作为主要工艺方式。该电极170的材料可选用铟锡氧化层、二氧化锡、氧化锌、含杂质的氧化锌、镍、金、银、钛、铜、钯、及铝等，其功效与该透明导电膜120相同。以及本发明还包含的该抗反射层形成在该N型半导体层160的上方，且形成该抗反射层的工艺选自等离子体增强型化学式气相沉积法、热丝化学气相沉积法或特高频等离子体增强型化学式气相沉积法所组成的一族群中。在一实施例中，本发明还包含的该抗反射层由等离子体增强型化学式气相沉积来形成，其机台腔体的压力为0.01托(torr)至0.5托(torr)，工艺温度为室温至300℃，通入的气体可选用硅化合物气体混合氨气等作为该抗反射层的制作气体。
本发明的第二实施例将该第一实施例的步骤(F)改为步骤(F1)：掺杂锗元素在该N型半导体层160内，该N型半导体层160的工艺方式选用等离子体增强型化学式气相沉积工艺、热丝化学气相沉积法或特高频等离子体增强型化学式气相沉积工艺作为主要工艺方式。在另一实施例中，本发明的该N型半导体层160由等离子体增强型化学式气相沉积来形成，其机台腔体的压力为0.01托(torr)至0.5托(torr)，工艺温度为室温至300℃，通入的气体可选用硅化合物气体如硅烷与锗烷(GeH4)并混和氢气、氩气等作为硅锗薄膜的制作气体，其锗元素占该N型半导体层160的元素比例在5％至30％之间，可用以提高太阳能电池的光吸收范围。其中，该N型半导体层160的掺杂浓度在1×1020原子/立方厘米左右。且该N型半导体层160的掺杂方式可选用气体掺杂、准分子激光退火、固相结晶化、热扩散法或离子注入法所组成群族之一作为主要的工艺方式。
本发明的第三实施例将该第一实施例的该步骤(E)改为步骤(E1)：使用不同的气体流量与沉积速率制作该本征型(i型)半导体层150，且该本征型(i型)半导体层150内镶埋的结晶硅151的能阶也不同于该第一实施例。该本征型(i型)半导体层150的工艺方式可选用等离子体增强型化学式气相沉积工艺、热丝化学气相沉积法或特高频等离子体增强型化学式气相沉积等工艺作为主要工艺方式。在另一实施例中，本发明的该本征型(i型)半导体层150由等离子体增强型化学式气相沉积来形成，其机台腔体的压力为0.01托(torr)至0.5托(torr)，工艺温度为室温至300℃，通入的气体可选用硅化合物气体如硅烷并混和氢气、氩气等作为结晶硅质薄膜的制作气体，其氢气流量与硅烷流量比例在30倍至50倍之间，且该流量比例可制作出微晶质硅薄膜。现请参照图5，其所示为微晶硅质薄膜的微拉曼光谱分析图。利用微拉曼光谱分析仪(Micro Raman spectra)的实作量测结果显示，其峰值出现在515cm-1，且为一高结晶度的微晶硅质薄膜。
综上所述，本发明的第一实施例为较佳实施例。该具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池，其具有的该本征型(i型)半导体层150内镶埋的结晶硅151，可用以提高光吸收效率。利用不同材料相互堆叠而成的该超晶格半导体层140除了可用以提高光电特性，还可增加太阳能电池的光电转换效率。
虽然本发明已以前述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的改变与修改。如上所述的解释，都可以作各种的修改与变化，而不会脱离本发明的精神。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1、一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构，其特征在于，其包含：
一衬底，该衬底的一面为照光面；
一透明导电膜，形成在该衬底上，该透明导电膜用以取出电能与提升光电转换的效率；
一非晶硅P型半导体层，形成在该透明导电膜的上方，该非晶硅P型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间；
一超晶格半导体层，形成在该非晶硅P型半导体层的上方，该超晶格半导体层由非晶硅与结晶硅相互堆叠而成，堆叠次数在3至10次之间，且该超晶格半导体层的厚度在10纳米至150纳米之间，用以提高太阳能电池的电特性；
一本征型半导体层，该本征型半导体层内具有一镶埋结晶硅，该本征型半导体层形成在超晶格半导体层的上方，该本征型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间，用以提高太阳能电池的电特性；
一N型半导体层，形成在该本征型半导体层的上方，该N型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间；以及
一电极，形成在该N型半导体层的上方，该电极用以取出电能与提升光电转换的效率。
2、根据权利要求1所述的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构，其特征在于，该本征型半导体层内的该镶埋结晶硅的材料选自于纳米晶硅、微晶硅与多晶硅所组成族群中的任何一种材料，且该镶埋结晶硅的结晶尺寸在10纳米至300纳米之间。
3、根据权利要求1所述的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构，其特征在于，该超晶格半导体层内的结晶硅的晶粒尺寸在5纳米至30纳米之间，且该超晶格半导体层的结晶度比在10％至50％之间。
4、根据权利要求1所述的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构，其特征在于，该硅基薄膜太阳能电池结构还包含：
一抗反射层，形成在该N型半导体层的上方，用以减少反射所造成的光能流失。
5、一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其特征在于，其包含下列步骤：
提供一衬底，用以作为承载主体；
形成一透明导电膜于该衬底之上，该透明导电膜的材料选自于铟锡氧化物、二氧化锡与含杂质的氧化锌所组成族群中的任何一种材料；
形成一非晶硅P型半导体层于该透明导电膜之上，该非晶硅P型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间；
形成一超晶格半导体层于该非晶硅P型半导体层之上，该超晶格半导体层由非晶硅与结晶硅相互堆叠而成，堆叠次数在3至10次之间，且该超晶格半导体层的厚度在10纳米至150纳米之间；
形成一本征型半导体层于该超晶格半导体层之上，该本征型半导体层内具有一镶埋结晶硅，该本征型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间；
形成一N型半导体层于该本征型半导体之上，该N型半导体层的厚度在0.5微米至5微米之间；以及
形成一电极于该N型半导体层之上，且该电极的材料选自于铟锡氧化层、二氧化锡、氧化锌、镍、金、银、钛、铜、钯与铝所组成族群中的任何一种材料。
6、根据权利要求5所述的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其特征在于，该工艺还包含：
形成一抗反射层于该N型半导体层的上方，且形成该抗反射层的工艺选自由等离子体增强型化学式气相沉积法、热丝化学气相沉积法与特高频等离子体增强型化学式气相沉积法所组成的一族群。
7、根据权利要求5所述的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其特征在于，形成该超晶格半导体层的方法选自于等离子体增强型化学式气相沉积工艺、热丝化学气相沉积法与特高频等离子体增强型化学式气相沉积法所组成的一族群。
8、根据权利要求5所述的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其特征在于，该超晶格半导体层在制作时，工艺温度在20℃至300℃之间。
9、根据权利要求5所述的具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池的工艺，其特征在于，该超晶格半导体层的非晶硅使用一混合物所形成，该混合物由硅烷气体与氢气，或硅烷气体、氢气与氩气所组成，且该混合物的氢含量比例在1％至20％之间。
CNA200810093812XA 2008-04-25 2008-04-25 一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺 Pending CN101567403A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA200810093812XA CN101567403A (zh) 2008-04-25 2008-04-25 一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA200810093812XA CN101567403A (zh) 2008-04-25 2008-04-25 一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101567403A true CN101567403A (zh) 2009-10-28

Family

ID=41283471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA200810093812XA Pending CN101567403A (zh) 2008-04-25 2008-04-25 一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101567403A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4814307B2 (ja) 薄膜シリコンに基づいた光電池の製造方法
US20090242019A1 (en) Method to create high efficiency, low cost polysilicon or microcrystalline solar cell on flexible substrates using multilayer high speed inkjet printing and, rapid annealing and light trapping
US20100147361A1 (en) Tandem junction photovoltaic device comprising copper indium gallium di-selenide bottom cell
CN101567404A (zh) 一种具有多结结构的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺
JPH0370183A (ja) 光起電力素子
US20100206367A1 (en) Method for fabricating silicon nano wire, solar cell including silicon nano wire and method for fabricating solar cell
EP2320480A2 (en) Layer for thin film photovoltaics and a solar cell made therefrom
CN101836300A (zh) 太阳能电池的制造方法
CN102668111A (zh) 光电转换装置和其制造方法
CN101552302A (zh) 一种具有超晶格p型半导体层的硅薄膜太阳能电池
JP5222434B2 (ja) 薄膜光電変換装置およびその製造方法
JP5291633B2 (ja) シリコン系薄膜光電変換装置およびその製造方法
CN101499496A (zh) 一种硅薄膜太阳能电池
CN106887483A (zh) 硅基异质接面太阳能电池及其制备方法
CN101499497A (zh) 一种具有多能阶的硅基薄膜太阳能电池
CN102138220A (zh) 用于为具有降低的光致衰退的光伏器件淀积非晶硅膜以改进稳定性能的方法
CN201185191Y (zh) 一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池
CN102433545A (zh) 一种交替生长技术制备绒面结构ZnO薄膜及其应用
CN101736321A (zh) 一种采用氦氢气体混合共稀释法制备微晶硅锗薄膜的方法
KR101032270B1 (ko) 플렉서블 또는 인플렉서블 기판을 포함하는 광기전력 장치 및 광기전력 장치의 제조 방법
CN102544134A (zh) 薄膜太阳能电池堆叠制造方法及其薄膜太阳能电池
TW200933908A (en) A silicon-based thin film solar-cell
CN101567403A (zh) 一种具有超晶格的硅基薄膜太阳能电池结构及其工艺
JP2011171384A (ja) 薄膜光電変換装置
JP2005108901A (ja) 光起電力素子およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20091028