CN102842635A - 一种非晶硅薄膜-p型晶体硅叠层太阳电池及制造工艺 - Google Patents

一种非晶硅薄膜-p型晶体硅叠层太阳电池及制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池及制造工艺，包括材质为P型晶体硅的基片，在基片背面依次沉积有非晶硅本征层、N型微晶硅层，基片的正面依次设有第一本征层、P型微晶硅层、非晶二氧化硅层、N型非晶硅层、第二本征层以及P型非晶硅层，N型微晶硅层和P型非晶硅层的外表面上分别设有透明导电膜，在所述透明导电膜上分别设有银浆层。本发明采用非晶硅薄膜和晶体硅电池的内部串联，两者开压相加，进一步地提高了该结构电池的开路电压。P型晶体硅原料易得，有利于降低生产成本；光线到达非晶二氧化硅层界面时，可以反射回一部分光，重新被本征层吸收，从而可以减少本征层的厚度，降低光致衰退效应，提高电池的转化效率。

Description

一种非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池及制造工艺
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其是一种非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池及制造工艺。
背景技术
非晶硅薄膜电池具有开压高，但短路电流小的特点，而若要增加短路电流，则必须增加本征层的厚度，导致一方面增加了工艺成本，另一方面由于非晶硅薄膜电池特有的光致衰退效应，电池效率将会降低。而晶硅电池由于晶体特有的完整性，一般来说，短路电流相对较大。但由于晶硅的禁带宽度相对薄膜硅来说较小，因此开压较低。因此有必要兼顾非晶硅薄膜电池和晶体硅电池的优点，尽量地提高开路电压和禁带宽度的不同，充分吸收太阳光谱的能量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池及制造工艺，以提高开路电压和禁带宽度的不同，充分吸收太阳光线的能量，减低成本，提高电池转化率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池，包括材质为P型晶体硅的基片，所述基片的背面依次设有非晶硅本征层、N型微晶硅层，基片的正面依次设有第一本征层、P型微晶硅层、非晶二氧化硅层、N型非晶硅层、第二本征层以及P型非晶硅层，N型微晶硅层和P型非晶硅层的外表面上分别设有透明导电膜，在所述透明导电膜上分别设有银浆层。
具体说，所述基片的厚度为75～85μm，非晶硅本征层的厚度为5～8nm，N型微晶硅层的厚度为10～20nm，第一本征层的厚度为5～8nm，P型微晶硅层的厚度为10～20nm，N型非晶硅层的厚度为5～15nm，第二本征层的厚度为50～200nm，P型非晶硅层的厚度为10～20nm，透明导电膜的厚度为60～100nm。
一种上述非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池的制造工艺，包括以下步骤：
1、选择P型晶体硅作为基片，对基片采用RCA清洗和制绒；
2、在基片背面采用PECVD工艺沉积材料为非晶硅薄膜的非晶硅本征层，厚度为5～8nm，并钝化非晶硅本征层的表面；
3、在非晶硅本征层表面沉积N型微晶硅层，厚度为10～20nm；
4、在基片正面采用PECVD工艺沉积材料为非晶硅薄膜的第一本征层，厚度为5～8nm，并钝化第一本征层的表面；
5、在第一本征层的表面重掺杂一层P型微晶硅层，厚度为10～20nm；
6、在P型微晶硅层表面沉积非晶二氧化硅层；
7、在非晶二氧化硅层的表面采用PECVD工艺依次沉积厚度为5～15nm的N型非晶硅层、厚度为50～200nm材料为非晶硅薄膜的第二本征层以及厚度为10～20nm P型非晶硅层；
8、在N型微晶硅层和P型非晶硅层的外表面上分别采用溅射方式沉积厚度为60～100nm透明导电膜；
9、用低温浆料在所述透明导电膜的表面分别采用丝网印刷方式印刷银浆层。
本发明的有益效果是：本发明由于选用P型晶体硅作为电池吸收层的基片，因此可以大量的吸收光子，而且P型硅相对N型硅来说，原料易得，有利于降低生产成本；其次，由于薄膜硅和晶体硅的光学带隙和禁带宽度的不同，吸收系数和截止波长的不同，因而可以更充分地吸收对太阳光谱的能量，提高对太阳光能量的利用率；再者，由于非晶二氧化硅层处于该电池结构的中间位置，当光线到达该非晶二氧化硅层界面时，可以反射回一部分光，重新被材料为非晶硅薄膜的本征层吸收，从而可以减少本征层的厚度，有益于降低光致衰退效应，提高电池的转化效率；采用非晶硅薄膜和晶体硅电池的内部串联，两者开压相加，进一步地提高了该结构电池的开路电压。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是发明的工艺流程图。
图中1.基片2.非晶硅本征层3.N型微晶硅层4.第一本征层5.P型微晶硅层6.非晶二氧化硅层7.N型非晶硅层8.第二本征层9.P型非晶硅层10.透明导电膜11.银浆层
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池，为叠层式结构，具有材质为P型晶体硅的基片1，基片1厚度为80μm，所述基片1的背面依次设有非晶硅本征层2和N型微晶硅层3，其中，非晶硅本征层2的厚度为6.5nm，N型微晶硅层3的厚度为15nm。
在基片1的正面依次设有第一本征层4、P型微晶硅层5、非晶二氧化硅层6、N型非晶硅层7、第二本征层8以及P型非晶硅层9，第一本征层4和第二本征层8的材料均为非晶硅薄膜，第一本征层4的厚度为7nm，P型微晶硅层5的厚度为15nm，N型非晶硅层7的厚度为10nm，第二本征层8的厚度为125nm，P型非晶硅层9的厚度为15nm。
在N型微晶硅层3和P型非晶硅层9的外表面上分别设有透明导电膜10，透明导电膜10的厚度为80nm，在所述透明导电膜10上分别设有银浆层11。
上述非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池的制造工艺，包括以下步骤：
1、选择厚度为80μm P型晶体硅作为基片1，对基片1进行RCA清洗和制绒；
2、在基片1背面采用PECVD工艺沉积材料为非晶硅薄膜的非晶硅本征层2，厚度为6.5nm，并钝化非晶硅本征层2的表面，减少表面复合速率；
3、在非晶硅本征层2表面沉积厚度为15nm的N型微晶硅层3；
4、在基片1正面采用PECVD工艺沉积材料为非晶硅薄膜的第一本征层4，厚度为7nm，并钝化第一本征层4的表面，减少表面复合速率；
5、在第一本征层4的表面重掺杂一层厚度为15nm P型微晶硅层5；
6、继续在P型微晶硅层5表面采用PECVD工艺沉积一层非晶二氧化硅层6；
7、在非晶二氧化硅层6的表面采用PECVD工艺依次沉积厚度为10nm的N型非晶硅层7、厚度为125nm材料为非晶硅薄膜的第二本征层8以及厚度为15nmP型非晶硅层9；
8、在上述电池主体结构完成后，采用溅射方式，分别在N型微晶硅层3和P型非晶硅层9的外表面上沉积厚度为80nm的透明导电膜10；
9、最后用低温浆料在所述透明导电膜10的表面分别采用丝网印刷方式印刷银浆层11，形成双面型发电的叠层太阳电池结构。
本发明所述的非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池，由于选用P型晶体硅作为电池吸收层的基片1，因此可以大量的吸收光子，而且P型硅相对N型硅来说，原料易得，有利于降低生产成本。非晶硅薄膜和晶体硅电池的内部串联，两者开压相加，进一步地提高了该结构电池的开路电压。
由于非晶二氧化硅层6处于该电池结构的中间位置，当光线到达该非晶二氧化硅层6界面时，可以反射回一部分光，重新被材料为非晶硅薄膜的本征层吸收，从而可以减少本征层的厚度，有益于降低光致衰退效应，提高电池的转化效率。同时由于薄膜硅和晶体硅的光学带隙和禁带宽度的不同，吸收系数和截止波长的不同，因而可以更充分地吸收对太阳光谱的能量，提高对太阳光能量的利用率。
上述非晶硅薄膜材料为常规的PECVD（等离子体化学气相沉积）工艺沉积获得。PECVD沉积非晶硅氧时，需控制沉积时的功率密度为20-200mV/cm2，氧在非晶硅中的原子含量低于30%。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池，包括材质为P型晶体硅的基片（1），其特征是：所述基片（1）的背面依次设有非晶硅本征层（2）、N型微晶硅层（3），基片（1）的正面依次设有第一本征层（4）、P型微晶硅层（5）、非晶二氧化硅层（6）、N型非晶硅层（7）、第二本征层（8）以及P型非晶硅层（9），N型微晶硅层（3）和P型非晶硅层（9）的外表面上分别设有透明导电膜（10），在所述透明导电膜（10）上分别设有银浆层（11）。
2.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池，其特征是：所述基片（1）的厚度为75～85μm，非晶硅本征层（2）的厚度为5～8nm，N型微晶硅层（3）的厚度为10～20nm，第一本征层（4）的厚度为5～8nm，P型微晶硅层（5）的厚度为10～20nm，N型非晶硅层（7）的厚度为5～15nm，第二本征层（8）的厚度为50～200nm，P型非晶硅层（9）的厚度为10～20nm，透明导电膜（10）的厚度为60～100nm。
3.一种权利要求1所述的非晶硅薄膜-P型晶体硅叠层太阳电池的制造工艺，其特征是：包括以下步骤：
1、选择P型晶体硅作为基片（1），对基片（1）采用RCA清洗和制绒；
2、在基片（1）背面采用PECVD 工艺沉积材料为非晶硅薄膜的非晶硅本征层（2），厚度为5～8nm，并钝化非晶硅本征层（2）的表面；
3、在非晶硅本征层（2）表面沉积N型微晶硅层（3），厚度为10～20nm；
4、在基片（1）正面采用PECVD 工艺沉积材料为非晶硅薄膜的第一本征层（4），厚度为5～8nm，并钝化第一本征层（4）的表面；
5、在第一本征层（4）的表面重掺杂一层P型微晶硅层（5），厚度为10～20nm；
6、在P型微晶硅层（5）表面沉积非晶二氧化硅层（6）；
7、在非晶二氧化硅层（6）的表面采用PECVD工艺依次沉积厚度为5～15nm的N型非晶硅层（7）、厚度为50～200nm材料为非晶硅薄膜的第二本征层（8）以及厚度为10～20nm P型非晶硅层（9）；
8、在N型微晶硅层（3）和P型非晶硅层（9）的外表面上分别采用溅射方式沉积厚度为60～100nm透明导电膜（10）；
9、用低温浆料在所述透明导电膜（10）的表面分别采用丝网印刷方式印刷银浆层（11）。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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