CN102446990A - 基于晶硅的薄膜太阳能电池及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于晶硅的薄膜太阳能电池及其形成方法。所述电池包括：材料为单晶硅或多晶硅的基板；位于基板上表面的光电转换单元，依次包括：P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层；P型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置；N型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置；位于I型半导体层表面的P型半导体子层和N型半导体子层的掺杂离子浓度最小；位于光电转换单元上表面的抗反射层；位于抗反射层上表面的正面电极；位于基板下表面的背面电极。本发明可以提高光电转换效率。

Description

基于晶硅的薄膜太阳能电池及其形成方法
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，尤其涉及一种基于晶硅的薄膜太阳能电池及其形成方法。
背景技术
薄膜太阳能电池是在玻璃、金属或塑料等基板上沉积很薄(几微米至几十微米)的光电材料而形成的一种太阳能电池。薄膜太阳能电池具备弱光条件下仍可发电、生产过程能耗低及可大幅度降低原料和制造成本等一系列优势，已成为近年来的研究热点，其市场发展潜力巨大。
基本的薄膜太阳能电池结构，包括单P-N结、P-I-N/N-I-P以及多结。典型的单结P-N结构包括P型掺杂层和N型掺杂层。单结P-N结太阳能电池有同质结和异质结两种结构。P型掺杂层和N型掺杂层都由相似材料(材料的能带隙相等)构成。异质结结构包括具有不同带隙的材料至少两层。P-I-N/N-I-P结构包括P型掺杂层、N型掺杂层和夹于P层和N层之间的I型半导体层(即未掺杂的本征半导体层)。多结结构包括具有不同带隙的多个半导体层，所述多个半导体层堆叠于彼此顶部上。在薄膜太阳能电池中，光在P-N结附近被吸收。由此所得的载流子扩散进入所述P-N结并被内建电场分开，从而生成穿过所述器件和外部电路系统的电流。
在公开号为CN101775591A的中国专利申请中公开了一种非晶硅薄膜太阳能电池，如图1所示。所述非晶硅薄膜太阳能电池依次包括：玻璃基板10、透明电极层11、P型非晶硅层12、I型非晶硅层13、N型非晶硅层14、背电极15和保护板16，其中P型非晶硅层12、I型非晶硅层13和N型非晶硅层14共同组成一个光电转换单元。
现有技术一般在等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)装置中形成上述光电转换单元，且在形成P型非晶硅层12或N型非晶硅层14的过程中，保持反应气体的流量基本不变，从而P型非晶硅层12或N型非晶硅层14中的掺杂离子均匀分布。
但是上述技术存在以下缺陷：当P型非晶硅层12或N型非晶硅层14中的掺杂离子浓度较高时，则P型非晶硅层12或N型非晶硅层14会污染I型非晶硅层13，从而降低薄膜太阳能电池的光电转换效率；当P型非晶硅层12或N型非晶硅层14中的掺杂离子浓度较低时，则会降低薄膜太阳能电池的带隙宽度，从而也会降低薄膜太阳能电池的光电转换效率。类似地，在其他薄膜太阳能电池中也存在上述缺陷。
因此，如何提高薄膜太阳能电池的光电转换效率成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种具有高光电转换效率的基于晶硅的薄膜太阳能电池及其形成方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池，包括：
基板，所述基板的材料为单晶硅或多晶硅；
位于所述基板上表面的光电转换单元，所述光电转换单元依次包括：P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层；
位于所述光电转换单元上表面的抗反射层；
位于所述抗反射层上表面的正面电极；
位于所述基板下表面的背面电极；
所述P型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小；所述N型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
可选地，所述P型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
可选地，所述N型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
可选地，所述P型半导体层的厚度范围包括：
Figure BDA0000120138740000031
可选地，所述N型半导体层的厚度范围包括：
Figure BDA0000120138740000032
为了解决上述问题，本发明还提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，包括：
提供材料为单晶硅或多晶硅的基板；
在所述基板的上表面形成光电转换单元，包括：依次形成P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层；形成所述P型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小；形成所述N型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小；
在所述光电转换单元上表面形成抗反射层；
在所述抗反射层的上表面形成正面电极；
在所述基板的下表面形成背面电极。
可选地，所述P型半导体层或N型半导体层采用多次离子注入方式形成。
可选地，所述P型半导体层的厚度范围包括：
Figure BDA0000120138740000041
所述N型半导体层的厚度范围包括：
Figure BDA0000120138740000042
可选地，所述P型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3；所述N型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
可选地，所述基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法还包括：在形成抗反射层之前，先在光电转换单元上采用热氧化工艺形成一层厚度范围位于
Figure BDA0000120138740000043
的二氧化硅。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池，包括：
基板，所述基板的材料为单晶硅或多晶硅；
依次位于所述基板上的I型半导体层和P型半导体层；或者，依次位于所述基板上的I型半导体层、P型半导体层和N型半导体层；
所述P型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，包括：
提供材料为单晶硅或多晶硅的基板；
在所述基板上依次形成I型半导体层和P型半导体层；或者，在所述基板上依次形成I型半导体层、P型半导体层和N型半导体层；
形成所述P型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池，包括：
基板，所述基板的材料为单晶硅或多晶硅；
依次位于所述基板上的I型半导体层和N型半导体层；或者，依次位于所述基板上的I型半导体层、N型半导体层和P型半导体层；
所述N型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，包括：
提供材料为单晶硅或多晶硅的基板；
在所述基板上依次形成I型半导体层和N型半导体层；或者，在所述基板上依次形成I型半导体层、N型半导体层或P型半导体层；
形成所述N型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：提供了基于晶硅的薄膜太阳能电池，其包括：I型半导体层和P型半导体层或N型半导体层；P型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小；N型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
一方面，P型半导体层靠近I型半导体层的区域掺杂离子浓度最低，因此可以减小P型半导体层对I型半导体层的污染；N型半导体层靠近I型半导体层的区域掺杂离子浓度也最低，因此可以减小N型半导体层对I型半导体层的污染。
另一方面，P型半导体层远离I型半导体层的区域掺杂离子浓度可以很高，N型半导体层远离I型半导体层的区域掺杂离子浓度也可以很高，因此可以增加薄膜太阳能电池的带隙宽度。
综上所述，本发明既可以减小P型半导体层或N型半导体层对于I型半导体层的污染，也可以增大带隙宽度，最终可以提高薄膜太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
图1是现有技术中非晶硅薄膜太阳能电池的结构示意图；
图2是本发明实施例一中基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法的流程示意图；
图3至图7是本发明实施例一中基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法的示意图；
图8是本发明实施例一中光电转换单元中掺杂离子浓度分布的示意图；
图9是本发明实施例二中基于晶硅的薄膜太阳能电池的结构示意图；
图10是本发明实施例三中基于晶硅的薄膜太阳能电池的结构示意图；
图11是本发明实施例四中基于晶硅的薄膜太阳能电池的结构示意图；
图12是本发明实施例五中基于晶硅的薄膜太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用不同于此处的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，现有技术中P型半导体层和N型半导体层都是均匀掺杂。为了减小对I型半导体层的污染，需要降低P型半导体层和N型半导体层的掺杂离子浓度；而为了提高带隙宽度，又需要提高P型半导体层和N型半导体层的掺杂离子浓度。但对I型半导体层的污染和带隙宽度较小都会导致薄膜太阳能电池的光电转换效率较低。
针对上述缺陷，本发明通过设置掺杂离子浓度呈阶梯状分布的P型半导体层或/和N型半导体层，既可以减小P型半导体层或/和N型半导体层对于I型半导体层的污染，也可以增大带隙宽度，因此可以提高薄膜太阳能电池的光电转换效率。
下面结合附图进行详细说明。
实施例一
参考图2所示，本实施例提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，包括：
步骤S1，提供材料为单晶硅或多晶硅的基板；
步骤S2，在所述基板的上表面形成光电转换单元，包括：依次形成P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层；形成所述P型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小；形成所述N型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小；
步骤S3，在所述光电转换单元上表面形成抗反射层；
步骤S4，在所述抗反射层的上表面形成正面电极；
步骤S5，在所述基板的下表面形成背面电极。
本实施例通过设置掺杂离子浓度大小呈阶梯状分布的P型半导体层和N型半导体层，既可以减小P型半导体层和N型半导体层对于I型半导体层的污染，也可以增大带隙宽度，因此可以提高薄膜太阳能电池的光电转换效率。
本实施例以形成非晶硅薄膜太阳能电池为例，即：P型半导体层为P型非晶硅层，N型半导体层为N型非晶硅层，I型半导体层为I型非晶硅层。但其不限制本发明的保护范围。在本发明的其他实施例中，所述薄膜太阳能电池还可以是微晶硅薄膜太阳能电池(即P型半导体层为P型微晶硅层，N型半导体层为N型微晶硅层，I型半导体层为I型微晶硅层)或者是非晶硅和微晶硅相结合的薄膜太阳能电池(即光电转换单元依次包括：P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层、P型微晶硅层、I型微晶硅层和N型微晶硅层)等，其不限制本发明的保护范围。
首先执行步骤S1，参考图3所示，提供材料为单晶硅或多晶硅的基板100。
其中，所述基板100可以为P型基板，也可以为N型基板。
本实施例所述基板100为N型单晶硅。
需要说明的是，本实施例还可以在提供基板100之前，对所述基板100进行清洗，以去除基板100上的杂质，从而避免基板100上的杂质影响太阳能电池的性能。
接着执行步骤S2，参考图4所示，在所述基板100的上表面形成光电转换单元，包括：依次形成P型非晶硅层300、I型非晶硅层500和N型非晶硅层400。
本实施例中所述P型非晶硅层300从上至下依次包括：第一P型非晶硅子层310、第二P型非晶硅子层320、第三P型非晶硅子层330和第四P型非晶硅子层340。其中，所述第一P型非晶硅子层310、第二P型非晶硅子层320、第三P型非晶硅子层330和第四P型非晶硅子层340的掺杂离子浓度不同，且第一P型非晶硅子层310、第二P型非晶硅子层320、第三P型非晶硅子层330和第四P型非晶硅子层340的掺杂离子浓度依次增大，即位于所述I型非晶硅层500下表面的第一P型非晶硅子层310的掺杂离子浓度最小。此处，P型非晶硅层300包括四个层叠设置的P型非晶硅子层仅为举例，本发明对此不作限制。
其中，所述P型非晶硅层300的厚度(即四个P型非晶硅子层的厚度之和)范围可以包括
Figure BDA0000120138740000091
如：或
Figure BDA0000120138740000093
每个P型半导体子层的厚度可以相同，也可以不同。
其中，所述P型非晶层300中掺杂离子可以包括硼、镓、铟和铝中的一种或多种。本实施例中P型非晶硅层300中掺杂离子为硼。
在保证第四P型非晶硅子层340中硼离子的掺杂浓度＞第三P型非晶硅子层330中硼离子的掺杂浓度＞第二P型非晶硅子层320中硼离子的掺杂浓度＞第一P型非晶硅子层310中硼离子的掺杂浓度的前提下，所述P型非晶硅层300中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。如：第一P型非晶硅子层310中硼离子的掺杂浓度为1E10/cm3，第二P型非晶硅子层320中硼离子的掺杂浓度为1E12/cm3，第三P型非晶硅子层330中硼离子的掺杂浓度为1E17/cm3，第四P型非晶硅子层340中硼离子的掺杂浓度为1E20/cm3。
具体地，本实施例中可以采用多次离子注入方式形成P型非晶硅层300，大致包括以下步骤：
第一，在所述基板100的上表面形成第一本征非晶硅层。所述第一本征非晶硅层的厚度等于所述P型非晶硅层300的厚度。
第二，在第一本征非晶硅层中进行第一次硼离子注入，形成第四P型非晶硅子层340，其中第一次离子注入的能量和剂量决定了第四P型非晶硅子层340中硼离子的深度和浓度。离子注入的能量越大，掺杂离子进入第一本征非晶硅层的深度越大；离子注入的剂量越大，P型非晶硅子层中离子的浓度越大。
第三，在第一本征非晶硅层中进行第二次硼离子注入，形成第三P型非晶硅子层330，其中第二次离子注入的能量和剂量决定了第三P型非晶硅子层330中硼离子的深度和浓度，且第二次离子注入的能量小于第一次离子注入的能量，第二次离子注入的剂量小于第一次离子注入的剂量。
第四，在第一本征非晶硅层中进行第三次硼离子注入，形成第二P型非晶硅子层320，其中第三次离子注入的能量和剂量决定了第二P型非晶硅子层320中硼离子的深度和浓度，且第三次离子注入的能量小于第二次离子注入的能量，第三次离子注入的剂量小于第二次离子注入的剂量。
第五，在第一本征非晶硅层200中进行第四次硼离子注入，形成第一P型非晶硅子层310，其中第四次离子注入的能量和剂量决定了第一P型非晶硅子层310中硼离子的深度和浓度，且第四次离子注入的能量小于第三次离子注入的能量，第四次离子注入的剂量小于第三次离子注入的剂量。
本实施例中依次形成第四P型非晶硅子层340、第三P型非晶硅子层330、第二P型非晶硅子层320和第一P型非晶硅子层310。在本发明的其他实施例中，四个非晶硅子层的形成顺序可以任意调整，本发明对此不作限制。
本实施例中所述N型非晶硅层400从下至上依次包括：第一N型非晶硅子层410、第二N型非晶硅子层420、第三N型非晶硅子层430和第四N型非晶硅子层440。其中，所述第一N型非晶硅子层410、第二N型非晶硅子层420、第三N型非晶硅子层430和第四N型非晶硅子层440的掺杂离子浓度不同，且第一N型非晶硅子层410、第二N型非晶硅子层420、第三N型非晶硅子层430和第四N型非晶硅子层440的掺杂离子浓度依次增大，即位于所述I型非晶硅层500上表面的第一N型非晶硅子层410的掺杂离子浓度最小。此处，N型非晶硅层400包括四个层叠设置N型非晶硅子层仅为举例，本发明对此不作限制。
本实施例中N型非晶硅子层的个数与P型非晶硅子层的个数可以相同，也可以不同。
其中，所述N型非晶硅层400的厚度(即四个N型非晶硅子层的厚度之和)范围可以包括
Figure BDA0000120138740000111
如：
Figure BDA0000120138740000112
或
Figure BDA0000120138740000113
每个N型半导体子层的厚度可以相同，也可以不同。
本实施例中所述P型非晶硅层300的厚度与所述N型非晶硅层400的厚度可以相同，也可以不同。
其中，所述N型非晶层400中掺杂离子可以包括：磷、砷和锑中的一种或多种。本实施例中N型非晶硅层400中掺杂离子为磷。
在保证第四N型非晶硅子层440中磷离子的掺杂浓度＞第三N型非晶硅子层430中磷离子的掺杂浓度＞第二N型非晶硅子层420中磷离子的掺杂浓度＞第一N型非晶硅子层410中磷离子的掺杂浓度的前提下，所述N型非晶硅层400中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。如：第一N型非晶硅子层410中磷离子的掺杂浓度为1E10/cm3，第二N型非晶硅子层420中磷离子的掺杂浓度为1E12/cm3，第三N型非晶硅子层430中磷离子的掺杂浓度为1E17/cm3，第四N型非晶硅子层440中磷离子的掺杂浓度为1E20/cm3。
具体地，本实施例也采用多次离子注入方式形成所述N型非晶硅层400，具体可参考形成P型非晶硅层300的步骤，在此不再赘述。
其中，所述I型非晶硅层500的厚度范围可以包括：
Figure BDA0000120138740000121
如：
Figure BDA0000120138740000122
Figure BDA0000120138740000123
或
Figure BDA0000120138740000124
本实施例中硼离子和磷离子的掺杂浓度都是阶梯状分布的，具体参考图8所示。一方面，P型非晶硅层靠近I型非晶硅层的区域(即第一P型非晶硅子层)掺杂离子浓度最低(如：1E10/cm3)，因此可以减小P型非晶硅层对I型非晶硅层的污染，N型非晶硅层靠近I型非晶硅层的区域(即第一N型非晶硅子层)掺杂离子浓度也最低(如：1E10/cm3)，因此可以减小N型非晶硅层对I型非晶硅层的污染。另一方面，P型非晶硅层远离I型非晶硅层的区域(即第四P型非晶硅子层)掺杂离子浓度可以很高(如：1E20/cm3)，N型非晶硅层远离I型非晶硅层的区域(即第四N型非晶硅子层)掺杂离子浓度也可以很高(如：1E20/cm3)，因此可以增加非晶硅薄膜太阳能电池的带隙宽度。最终可以提高薄膜太阳能电池的光电转换效率。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述P型半导体层300和N型半导体层400的位置可以调换，即：N型半导体层400位于基板100上、I型半导体层500位于N型半导体层400上、P型半导体层300位于I型半导体层500上，但此时仍需要保证位于I型半导体层500表面的P型半导体子层或N型半导体子层的掺杂浓度最小。
接着执行步骤S3，参考图5所示，在所述光电转换单元上表面形成抗反射层600。
本实施例在形成抗反射层600之前，还可以先在光电转换单元上采用热氧化工艺形成一层厚度范围位于
Figure BDA0000120138740000131
的二氧化硅(图中未示出)，从而可以进一步降低少数载流子表面复合。因为采用热氧化工艺形成二氧化硅的过程中，可以有效去除硅表面的间隙缺陷，从而钝化未饱和悬挂键。
本实施例可以采用PECVD、磁控溅射或电子束的蒸发等方法形成抗反射层600。所述抗反射层600的材料可以为氮化硅、硫化锌或二氧化钛中的一种或多种，其厚度范围可以包括
Figure BDA0000120138740000132
所述抗反射层600除了抗反射的作用外，还可以起到钝化表面的作用。
接着执行步骤S4，参考图6所示，在所述抗反射层600的上表面形成正面电极700。
最后执行步骤S5，参考图7所示，在所述基板100的下表面形成背面电极800。
形成正面电极700和背面电极800的具体工艺对于本领域的技术人员是熟知的，在此不再赘述。
需要说明的是，可以先执行步骤S4再执行步骤S5，也可以先执行步骤S5再执行步骤S4，还可以同时执行步骤S4和步骤S5。
需要说明的是，本实施例中仅包括一个光电转换单元，在本发明的其他实施例中，还可以包括多个叠加的光电转换单元，其不限制本发明的保护范围。
此外，在本发明的其他实施例中，所述薄膜太阳能电池还可以是包括一个或多个光电转换单元的其他结构，但只要其中P型半导体层和N型半导体层为阶梯式掺杂的光电转换单元都不脱离本发明的精神。
本实施例形成的基于晶硅的薄膜太阳能电池，包括：
基板，所述基板的材料为单晶硅或多晶硅；
位于所述基板上表面的光电转换单元，所述光电转换单元依次包括：P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层；所述P型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小；所述N型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小；
位于所述光电转换单元上表面的抗反射层；
位于所述抗反射层上表面的正面电极；
位于所述基板下表面的背面电极。
其中，所述P型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
其中，所述N型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
其中，所述P型半导体层的厚度范围可以包括：
其中，所述N型半导体层的厚度范围可以包括：
Figure BDA0000120138740000142
实施例二
本实施例提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，包括：
提供材料为单晶硅或多晶硅基板；
在所述基板上依次形成I型半导体层和P型半导体层，所述P型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
其中，所述基板可以为N型基板。
其中，形成I型半导体层和P型半导体层的步骤与实施例一相同，在此不再赘述。本实施例可以仍以P型半导体层包括四个P型半导体子层为例。
在形成P型半导体层之后，还可以在所述P型半导体层上依次形成抗反射层和正面电极，在基板的下表面形成背面电极，具体可参考实施例一。
参考图9所示，采用本实施例方法形成的基于晶硅的薄膜太阳能电池包括：
N型基板20；
依次位于所述N型基板20上表面的I型半导体层21、P型半导体层22、抗反射层23和正面电极24；所述P型半导体层22从下至上依次包括：第一P型半导体子层22a、第二P型半导体子层22b、第三P型半导体子层22c和第四P型半导体子层22d；
位于所述N型基板20下表面的背面电极25。
其中，所述P型半导体层22的厚度范围可以包括：
Figure BDA0000120138740000151
其中，所述P型半导体层22中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
本实施例中靠近I型半导体层21的第一P型半导体子层22a中掺杂离子浓度较低，从而可以减小P型半导体层22对I型半导体层21的污染；远离I型半导体层21的第四P型半导体子层22d中掺杂离子浓度较高，从而可以增大带隙宽度，最终可以提高光电转换效率。
实施例三
本实施例提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其与实施例二的区别在于，本实施例在形成P型半导体层之后，还在P型半导体层上形成N型半导体层。
其中，所述N型半导体层中的掺杂离子浓度可以均匀分布，也可以包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，其不限制本发明的保护范围。
具体地，参考图10所示，采用本实施例方法形成的基于晶硅的薄膜太阳能电池包括：
基板30；
依次位于所述基板30上方的I型半导体层31、P型半导体层32、N型半导体层33、抗反射层34和正面电极35；所述P型半导体层32从下至上依次包括：第一P型半导体子层32a、第二P型半导体子层32b、第三P型半导体子层32c和第四P型半导体子层32d；
位于所述基板30下表面的背面电极36。
其中，所述基板30可以为N型基板，也可以为P型基板。
其中，所述P型半导体层32的厚度范围可以包括：
Figure BDA0000120138740000161
其中，所述P型半导体层32中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
其中，所述N型半导体层33的厚度范围可以包括：
Figure BDA0000120138740000162
其中，所述N型半导体层33中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
本实施例中靠近I型半导体层31的第一P型半导体子层32a中掺杂离子浓度较低，从而可以减小P型半导体层32对I型半导体层31的污染；远离I型半导体层31的第四P型半导体子层32d中掺杂离子浓度较高，从而可以增大带隙宽度，最终可以提高光电转换效率。
实施例四
本实施例提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，包括：
提供材料为单晶硅或多晶硅的基板；
在所述基板上依次形成I型半导体层和N型半导体层；所述N型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
其中，所述基板可以为P型基板。
其中，形成I型半导体层和N型半导体层的步骤与实施例一中形成I型半导体层和N型半导体层的步骤相同，在此也不再赘述。本实施例可以仍以N型半导体层包括四个N型半导体子层为例。
在形成N型半导体层之后，还可以在所述N型半导体层上依次形成抗反射层和正面电极，在基板的下表面形成背面电极，具体可参考实施例一。
参考图11所示，采用本实施例方法形成的基于晶硅的薄膜太阳能电池包括：
P型基板40；
依次位于所述P型基板40上方的I型半导体层41、N型半导体层42、抗反射层43和正面电极44；所述N型半导体层42从下至上依次包括：第一N型半导体子层42a、第二N型半导体子层42b、第三N型半导体子层42c和第四N型半导体子层42d；
位于所述P型基板40下表面的背面电极45。
其中，所述N型半导体层42的厚度范围可以包括：
Figure BDA0000120138740000171
其中，所述N型半导体层42中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
本实施例中靠近I型半导体层41的第一N型半导体子层42a中掺杂离子浓度较低，从而可以减小N型半导体层42对I型半导体层41的污染；远离I型半导体层41的第四N型半导体子层42d中掺杂离子浓度较高，从而可以增大带隙宽度，最终可以提高光电转换效率。
实施例五
本实施例提供了一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其与实施例四的区别在于，本实施例在形成N型半导体层之后，还在N型半导体层上形成P型半导体层。
其中，所述P型半导体层中的掺杂离子浓度可以均匀分布，也可以包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，其不限制本发明的保护范围。
具体地，参考图12所示，采用本实施例方法形成的基于晶硅的薄膜太阳能电池包括：
基板50；
依次位于所述基板50上方的I型半导体层51、N型半导体层52、P型半导体层53、抗反射层54和正面电极55；所述N型半导体层52从下至上依次包括：第一N型半导体子层52a、第二N型半导体子层52b、第三N型半导体子层52c和第四N型半导体子层52d；
位于所述基板50下表面的背面电极56。
其中，所述基板50可以为N型基板，也可以为P型基板。
其中，所述N型半导体层52的厚度范围可以包括：
Figure BDA0000120138740000181
其中，所述N型半导体层52中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
其中，所述P型半导体层53的厚度范围可以包括：
其中，所述P型半导体层53中掺杂离子浓度的取值范围可以包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
本实施例中靠近I型半导体层51的第一N型半导体子层52a中掺杂离子浓度较低，从而可以减小N型半导体层52对I型半导体层51的污染；远离I型半导体层51的第四N型半导体层52d中掺杂离子浓度较高，从而可以增大带隙宽度，最终可以提高光电转换效率。
虽然本发明已较佳的实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可做各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，包括：
基板，所述基板的材料为单晶硅或多晶硅；
位于所述基板上表面的光电转换单元，所述光电转换单元依次包括：P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层；
位于所述光电转换单元上表面的抗反射层；
位于所述抗反射层上表面的正面电极；
位于所述基板下表面的背面电极；
所述P型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小；所述N型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
2.如权利要求1所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述P型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
3.如权利要求1所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述N型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
4.如权利要求1所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述P型半导体层的厚度范围包括：
Figure FDA0000120138730000011
5.如权利要求1所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述N型半导体层的厚度范围包括：
6.一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，包括：
提供材料为单晶硅或多晶硅的基板；
在所述基板的上表面形成光电转换单元，包括：依次形成P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层；形成所述P型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小；形成所述N型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小；
在所述光电转换单元上表面形成抗反射层；
在所述抗反射层的上表面形成正面电极；
在所述基板的下表面形成背面电极。
7.如权利要求6所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，所述P型半导体层或N型半导体层采用多次离子注入方式形成。
8.如权利要求6所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，所述P型半导体层的厚度范围包括：所述N型半导体层的厚度范围包括：
Figure FDA0000120138730000022
9.如权利要求6所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，所述P型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3；所述N型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
10.如权利要求6所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述抗反射层之前，先在所述光电转换单元上采用热氧化工艺形成一层厚度范围位于的二氧化硅。
11.一种基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，包括：
基板，所述基板的材料为单晶硅或多晶硅；
依次位于所述基板上的I型半导体层和P型半导体层；或者，依次位于所述基板上的I型半导体层、P型半导体层和N型半导体层；
所述P型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
12.如权利要求11所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述P型半导体层的厚度范围包括：
Figure FDA0000120138730000031
13.如权利要求11所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述P型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
14.一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，包括：
提供材料为单晶硅或多晶硅的基板；
在所述基板上依次形成I型半导体层和P型半导体层；或者，在所述基板上依次形成I型半导体层、P型半导体层和N型半导体层；
形成所述P型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的P型半导体子层，所述P型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的P型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
15.如权利要求14所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，所述P型半导体层采用多次离子注入方式形成。
16.一种基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，包括：
基板，所述基板的材料为单晶硅或多晶硅；
依次位于所述基板上的I型半导体层和N型半导体层；或者，依次位于所述基板上的I型半导体层、N型半导体层和P型半导体层；
所述N型半导体层包括多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
17.如权利要求16所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述N型半导体层的厚度范围包括：
Figure FDA0000120138730000041
18.如权利要求16所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述N型半导体层中掺杂离子浓度的取值范围包括：1E10/cm3～1E20/cm3。
19.一种基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，包括：
提供材料为单晶硅或多晶硅的基板；
在所述基板上依次形成I型半导体层和N型半导体层；或者，在所述基板上依次形成I型半导体层、N型半导体层或P型半导体层；
形成所述N型半导体层包括：形成多个掺杂离子浓度不同的N型半导体子层，所述N型半导体子层按照掺杂离子浓度大小依次层叠设置，位于所述I型半导体层表面的N型半导体子层的掺杂离子浓度最小。
20.如权利要求19所述的基于晶硅的薄膜太阳能电池的形成方法，其特征在于，所述N型半导体层采用多次离子注入方式形成。
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