CN102332498A - 一种适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法 - Google Patents

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王恩忠
李鹏
林宏达
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Abstract

一种适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法涉及太阳能应用技术领域。电池组件是按超白玻璃层、TCO膜层、前非晶硅P层、前非晶硅I层、前非晶硅N层、底微晶硅P层、底微晶硅I层、底微晶硅N层、AZO膜层、Ag膜层、PVB或EVA膜层和背板玻璃层依次排列。通过此种制备方法可以大大增加硅基薄膜太阳电池的转换效率，同样的电池组件在高温环境下可以多发出12%左右的电量。

Description

一种适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法。
背景技术
由于硅基薄膜太阳电池存在温度效应，即随着温度的升高，转换效率会有所下降，对于叠层硅基薄膜太阳电池来说就更加明显，由于两层之间电流的匹配是按照标准温度25℃来调整的，在温度高于25℃后，两层的电流由于温度效应会有所降低，但两者的匹配就出现了失调，造成整个电池输出电流降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：基于以上情况提出的一种制备方法，在制备太阳电池时按照将要使用的温度环境来匹配电流，使得电池的电性参数更适用于安装位置的条件，从而使电池组件输出功率更高。
本发明的技术解决方案是：一种适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法，电池组件是按超白玻璃层、TCO膜层、前非晶硅P层、前非晶硅I层、前非晶硅N层、底微晶硅P层、底微晶硅I层、底微晶硅N层、AZO膜层、Ag膜层、PVB或EVA膜层和背板玻璃层依次排列，制备方法包括以下步骤：
a.用LPCVD或磁控溅射在玻璃基板上制备TCO；
b.对玻璃基板上的TCO膜层激光刻划；
c.在TCO膜层上制备前非晶硅电池1；
d.在前非晶硅电池1上继续制备底微晶硅电池2；
e.激光刻划前非晶硅电池及底微晶硅电池膜层；
f.用磁控溅射制备电池背电极，包括AZO、Ag膜层；
g.激光刻划背电极，激光清边机清边；
h.引出正负电极，用超声波焊接机焊接汇流条、引流条；
i.铺设PVB或者EVA；
j.辊压机预压，高压釜层压封装。
本发明的技术效果是：通过此种制备方法可以大大增加硅基薄膜太阳电池的转换效率，同样的电池组件在高温环境下可以多发出12%左右的电量。
具体实施方式
本发明提供的制造方法，包含以下步骤：
首先，在制备前非晶硅电池1时，根据安装位置温度控制I层厚度在1700～2200Å，较正常2000～2500Å减薄，整体趋势是安装位置温度越高I层厚度越薄；然后在制备底微晶硅电池2时，同样根据安装位置温度控制I层厚度在7000～14000Å，较正常8000～15000Å略有减薄，整体趋势是安装位置温度越高I层厚度越薄，但相比前非晶硅电池的变化趋势小得多。
通过以上制造方法，使得叠层硅基薄膜太阳电池的太阳电池在高温环境下转换效率更高，较正常制备方法增加出12%左右的发电量，从而使得硅基薄膜太阳电池更适合于高温环境。
具体步骤：
a.用LPCVD或磁控溅射在玻璃基板上制备TCO；
膜层厚度：5000～7000Å
方块电阻：小于15Ω/□
光透率：波长400～800 nm的光透过率要大于90%。
b. 对玻璃基板上的TCO膜层激光刻划。
c.在TCO膜层上制备前非晶硅电池1，制备工艺如下：
制备p层工艺参数为：
使用B(CH4)3、SiH4、CH4、Ar、H2气体，沉积温度180℃～210℃，功率密度0.2～0.35W/cm2，氢稀释比R（R= H2/ SiH4）为23～35，硅烷与甲烷流量比为10:(1～1.35)，为沉积压力为150～220pa。膜层厚度150～250Å；
制备I层工艺条件：
使用SiH4、Ar、H2气体，其中H2/ SiH4比之R为16～19，沉积温度190℃～220℃，功率密度0.2～0.45W/cm2，沉积压力为55～95pa, 膜层厚度1700～2200Å；
制备N层工艺条件：
使用PH3、SiH4、Ar、H2气体，其中H2/SiH4比之R为17～20，沉积温度180℃～210℃，功率密度0.2～0.35W/cm2，沉积压力为90～150pa, 膜层厚度150～250Å。
d.在前非晶硅电池1上继续制备底微晶硅电池2，制备工艺如下：
制备p层工艺参数为：
使用B(CH4)3、SiH4、CH4、Ar、H2气体，沉积温度180℃～210℃，功率密度0.18～0.3W/cm2，氢稀释比R（R= H2/ SiH4）为23～35，硅烷与甲烷流量比为10:(1～1.35)，为沉积压力为150～220pa。膜层厚度150～250Å；
制备I层工艺条件：
使用SiH4、Ar、H2气体，其中H2/ SiH4比之R为22～25，沉积温度160℃～180℃，功率密度0.4～0.65W/cm2，沉积压力为200～300pa, 膜层厚度7000～14000Å；
制备N层工艺条件：
使用PH3、SiH4、Ar、H2气体，其中H2/SiH4比之R为17～20，沉积温度180℃～210℃，功率密度0.2～0.35W/cm2，沉积压力为90～150pa, 膜层厚度150～250Å。
e.激光刻划前非晶硅电池及底微晶硅电池膜层。
f.用磁控溅射制备电池背电极，包括AZO、Ag膜层；
AZO膜层厚度：2000～5000Å；方阻：小于280 Ω/□；
Ag膜层厚度：500～1500Å。
g.激光刻划背电极，激光清边机清边。
h.引出正负电极
用超声波焊接机焊接汇流条、引流条。
i.铺设PVB或者EVA。
j.辊压机预压；
高压釜层压封装后经过清理、检验、检测、包装等工序就制造出太阳电池。

Claims (5)

1.一种适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，电池组件是按超白玻璃层、TCO膜层、前非晶硅P层、前非晶硅I层、前非晶硅N层、底微晶硅P层、底微晶硅I层、底微晶硅N层、AZO膜层、Ag膜层、PVB或EVA膜层和背板玻璃层依次排列，制备方法包括以下步骤：
a、用LPCVD或磁控溅射在玻璃基板上制备TCO；
b、对玻璃基板上的TCO膜层激光刻划；
c、在TCO膜层上制备前非晶硅电池1；
d、在前非晶硅电池1上继续制备底微晶硅电池2；
e、激光刻划前非晶硅电池及底微晶硅电池膜层；
f、用磁控溅射制备电池背电极，包括AZO、Ag膜层；
g、激光刻划背电极，激光清边机清边；
h、引出正负电极，用超声波焊接机焊接汇流条、引流条；
i、铺设PVB或者EVA；
j、辊压机预压，高压釜层压封装。
2.如权利要求1所述的适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤a中TCO膜层厚度5000～7000Å，方块电阻小于15Ω/□，波长400～800 nm的光透过率要大于90%。
3.如权利要求1所述的适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤c中制备p层工艺参数为：
使用B(CH4)3、SiH4、CH4、Ar、H2气体，沉积温度180℃～210℃，功率密度0.2～0.35W/cm2，氢稀释比R（R= H2/ SiH4）为23～35，硅烷与甲烷流量比为10:(1～1.35)，为沉积压力为150～220pa；
膜层厚度150～250Å；
制备I层工艺条件：
使用SiH4、Ar、H2气体，其中H2/ SiH4比之R为16～19，沉积温度190℃～220℃，功率密度0.2～0.45W/cm2，沉积压力为55～95pa, 膜层厚度1700～2200Å；
制备N层工艺条件：
使用PH3、SiH4、Ar、H2气体，其中H2/SiH4比之R为17～20，沉积温度180℃～210℃，功率密度0.2～0.35W/cm2，沉积压力为90～150pa, 膜层厚度150～250Å。
4.如权利要求1所述的适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤d中制备p层工艺参数为：
使用B(CH4)3、SiH4、CH4、Ar、H2气体，沉积温度180℃～210℃，功率密度0.18～0.3W/cm2，氢稀释比R（R= H2/ SiH4）为23～35，硅烷与甲烷流量比为10:(1～1.35)，为沉积压力为150～220pa；
膜层厚度150～250Å；
制备I层工艺条件：
使用SiH4、Ar、H2气体，其中H2/ SiH4比之R为22～25，沉积温度160℃～180℃，功率密度0.4～0.65W/cm2，沉积压力为200～300pa, 膜层厚度7000～14000Å；
制备N层工艺条件：
使用PH3、SiH4、Ar、H2气体，其中H2/SiH4比之R为17～20，沉积温度180℃～210℃，功率密度0.2～0.35W/cm2，沉积压力为90～150pa, 膜层厚度150～250Å。
5.如权利要求1所述的适用于高温环境下高效硅基薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤f中AZO膜层厚度2000～5000Å，方块电阻小于280 Ω/□，Ag膜层厚度500～1500Å。
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