CN103107245B - 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103107245B
CN103107245B CN201210529317.5A CN201210529317A CN103107245B CN 103107245 B CN103107245 B CN 103107245B CN 201210529317 A CN201210529317 A CN 201210529317A CN 103107245 B CN103107245 B CN 103107245B
Authority
CN
China
Prior art keywords
amorphous silicon
silicon layer
doping type
layer
stress
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210529317.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103107245A (zh
Inventor
杨瑞鹏
韩启成
刘祥超
吴佩莲
杨振凯
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.)
Hangzhou Sai'ang Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Hangzhou Sai'ang Electric Power 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 Hangzhou Sai'ang Electric Power Co Ltd filed Critical Hangzhou Sai'ang Electric Power Co Ltd
Priority to CN201210529317.5A priority Critical patent/CN103107245B/zh
Publication of CN103107245A publication Critical patent/CN103107245A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103107245B publication Critical patent/CN103107245B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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

Abstract

一种非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法，所述非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法包括：提供基板；在所述基板的表面形成第一电极层；在所述第一电极层表面形成第一掺杂类型非晶硅层；在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成第一应力层，并进行退火处理，所述第一应力层的应力类型与第一掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应；去除所述第一应力层；在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成本征非晶硅层；在所述本征非晶硅层表面形成第二掺杂类型非晶硅层；在所述第二掺杂类型非晶硅层表面形成第二电极层。所述非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，能够提高非晶硅薄膜太阳能电池的效率。

Description

非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法。
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。同质结结构的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层之间的本征半导体层(即未掺杂的I层)。多结结构包括具有不同带隙的多个半导体层，所述多个半导体层互相堆叠。在薄膜太阳能电池中，光在PN结附近被吸收。由此所得的载流子扩散进入所述PN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。
非晶硅薄膜太阳能电池是将非晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，材料和制作成本大幅度下降，易于大规模生产，明显降低了电池成本。非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率受到很多因素的影响，有待进一步的提高。
更多关于非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法请参考公开号为CN101901847A的中国专利。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法，提高非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率。
为解决上述问题，本发明的技术方案提出了一种非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，包括：提供基板；在所述基板的表面形成第一电极层；在所述第一电极层表面形成第一掺杂类型非晶硅层；在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成第一应力层，并进行退火处理，所述第一应力层的应力类型与第一掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应；去除所述第一应力层；在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成本征非晶硅层；在所述本征非晶硅层表面形成第二掺杂类型非晶硅层；在所述第二掺杂类型非晶硅层表面形成第二电极层。
可选的，所述第一掺杂类型非晶硅层为P型层，所述第一应力层具有压应力，所述第二掺杂类型非晶硅层为N型层，或者所述第一掺杂类型非晶硅层为N型层，所述第一应力层具有张应力，所述第二掺杂类型非晶硅层为P型层。
可选的，所述具有压应力的应力层的形成方法包括：采用等离子体增强化学气相沉积工艺，其中，NH3和SiH4作为反应气体，惰性气体作为载气，反应温度为200℃～500℃，反应压强为100mTorr～200mTorr，并且提供一个功率为10W～100W，频率为50KHz～500kHz的低频功率源。
可选的，所述具有张应力的应力层的形成方法包括：采用等离子体增强化学气相沉积工艺，其中，NH3和SiH4作为反应气体，惰性气体作为载气，反应温度为200℃～500℃，反应压强为100mTorr～200mTorr，并且提供一个功率为10W～100W，频率为10MHz～15MHz的射频功率源。
可选的，所述第一应力层的形成工艺包括热化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积。
可选的，所述第一应力层包括氮化硅薄膜或氧化硅薄膜。
可选的，所述第一应力层的厚度为0.5nm～100nm，应力的数值范围为200MPa～1000MPa。
可选的，对所述第一应力层进行退火处理的工艺为快速热退火工艺，退火的温度范围为200℃～800℃。
可选的，所述去除第一应力层的工艺为干法刻蚀或湿法刻蚀。
可选的，所述第一掺杂类型非晶硅层的厚度范围为所述第二掺杂类型非晶硅层的厚度范围为本征非晶硅层的厚度范围为10nm～500nm。
可选的，还包括：在形成所述第二掺杂类型非晶硅层之前，在本征非晶硅层表面形成第二应力层，退火后去除所述第二应力层。
可选的，还包括，在形成所述第二电极层之前，在第二掺杂类型非晶硅层表面形成第三应力层，退火后去除所述第三应力层，所述第三应力层的应力类型与第二掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应。
为解决上述问题，本发明的技术方案提出一种非晶硅薄膜太阳能电池，包括：基板；位于基板表面的第一电极层；位于所述第一电极层表面的第一掺杂类型非晶硅层，所述第一掺杂类型非晶硅层受到第一应力作用，所述第一应力的类型与第一掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应；位于所述第一掺杂类型非晶硅层表面的本征非晶硅层；位于所述本征非晶硅层表面的第二掺杂类型非晶硅层；位于所述第二掺杂类型非晶硅层表面的第二电极层。
可选的，所述第一掺杂类型非晶硅层为P型层，所述第一应力为压应力，所述第二掺杂类型非晶硅层为N型层。
可选的，所述第一掺杂类型非晶硅层为N型层，所述第一应力为张应力，所述第二掺杂类型非晶硅层为P型层。
可选的，所述第一掺杂类型非晶硅层的厚度范围为所述第二掺杂类型非晶硅层的厚度范围为本征非晶硅层的厚度范围为10nm～500nm。
可选的，所述本征非晶硅层受到第二应力作用，所述第二应力为张应力或压应力。
可选的，所述第二掺杂类型非晶硅受到第三应力作用，所述第三应力的类型与第二掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的技术方案，在所述基板表面形成第一电极层，然后在所述第一电极层表面形成第一掺杂类型非晶硅层，再在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成第一应力层，所述第一应力层的应力类型与第一掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应，然后退火并去除所述第一应力层。所述第一应力层使第一掺杂类型非晶硅层受到应力作用，晶格发生形变，在退火之后，所述晶格的形变被固化，使基片记忆住所受到的应力作用，去除所述第一应力层之后，所述第一掺杂类型非晶硅层仍然受到第一应力作用，提高所述第一掺杂类型非晶硅层内的载流子迁移率，降低载流子的复合率，从而提高非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率。
进一步的，在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成的本征非晶硅层表面形成第二应力层，然后退火并去除所述第二应力层，使得所述本征非晶硅层同样记忆住所述第二应力层的应力效果，使得所述本征非晶硅层受到第二应力作用，提高所述本征非晶硅层内的载流子迁移率。在形成于本征非晶硅层表面的第二掺杂类型非晶硅层表面可以形成第三应力层，退火然后去除所述第三应力层，使得所述第二掺杂类型非晶硅层记忆住所述第三应力层的应力效果，使得所述第二掺杂类型非晶硅层受到第三应力作用，提高所述第二掺杂类型非晶硅层内的载流子迁移率。
进一步的，所述第一掺杂类型非晶硅层为N型层，在所述N型层表面形成的第一应力层具有张应力，退火后去除所述第一应力层，所述N型层受到张应力作用，能够提高N型层内光生电子的迁移率；所述第一掺杂类型非晶硅层为P型层，在所述P型层表面形成的第三应力层具有压应力，退火后去除所述第三应力层，所述P型层受到压应力作用，能够提高P型层内光生空穴的迁移率。提高所述光生电子或者光生空穴的迁移率，能够提高所述非晶硅薄膜太阳能电池的总的电流密度，提高非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1是本发明的实施例的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法的流程示意图；
图2至图8是本发明的实施例的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法的剖面示意图。
具体实施方式
如背景技术中所述，目前非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率有待进一步的提高。
研究发现，光生载流子的复合直接影响太阳能电池的开路电压。所以在载流子在向电极运动的过程中，提高载流子的迁移速率可以有效降低光生载流子的复合率从而提高太阳能电池的转换效率。
本发明的实施例提出了一种非晶硅太阳能电池的制作方法，在基板表面依次形成第一电极层、第一掺杂类型非晶硅层之后，在所述第一非晶硅层表面形成第一应力层，通过退火处理，使所述第一非晶硅层记忆住所述应力，然后在所述第一非晶硅层表面依次形成本征非晶硅层、第二掺杂类型非晶硅层和第二电极层。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分，而不是其全部。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。根据所述实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参考图1，为本实施例中非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法的流程示意图，包括：
步骤S1：提供基板；
步骤S2：在所述基板的表面形成第一电极层；
步骤S3：在所述第一电极层表面形成第一掺杂类型非晶硅层；
步骤S4：在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成第一应力层，并进行退火处理，所述第一应力层的应力类型与第一掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应；
步骤S5：去除所述第一应力层后，在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成本征非晶硅层；
步骤S6：在所述本征非晶硅层的表面形成第二掺杂类型非晶硅层；
步骤S7：在所述第二掺杂类型非晶硅层表面形成第二电极层。
请参考图2，提供基板100。
具体的，所述基板100的材料包括多晶硅、冶金硅、石墨、陶瓷、石英、玻璃、不锈钢等，所述基板100可以透明或不透明、具有固定形状或者为柔性材料。采用低成本的基板，作为非晶硅薄膜太阳能电池的支撑材料。材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。
本实施例中，采用的基板100为玻璃，所述基板100作为非晶硅薄膜太阳能电池的受光面。
请参考图3，在所述基板100的表面形成第一电极层101。
具体的，所述第一电极层101为透明导电薄膜，包括氧化锡薄膜、氧化锌薄膜、氧化铟锡薄膜等，采用磁控溅射工艺，在所述基板100表面形成第一电极层101，所述第一电极层101的厚度范围为
本实施中，采用的基板100为透明的玻璃，作为电池的受光面，所以，本实施例中，所述基板表面的第一电极层101也要采用具有高透光率的透明导电薄膜。本实施例中，所述第一电极层101为氧化锡薄膜，所述第一电极层101可以透射大部分入射光，并且有电流在所述第一电极层101中流动。并且，所述第一电极层101还可以被制备成绒面结构，可以减少太阳光的反射，提高电池对阳光的吸收率。
在本发明的其他实施例中，如果所述基板不作为电池的受光面，则所述第一电极层101也可以是不透明的导电薄膜，包括银薄膜、铝薄膜等。
请参考图4，在所述第一电极层101的表面形成第一掺杂类型非晶硅层102。
具体的，所述第一掺杂类型非晶硅层102可以是N型层或者P型层，所述第一掺杂类型非晶硅层102的厚度为所述第一掺杂类型非晶硅层102的形成工艺可以是低压化学气相沉积或等离子体化学气相沉积、液相外延或溅射沉积等工艺。
本实施例中，采用等离子体增强化学气相沉积法形成所述第一掺杂类型非晶硅层102，所述第一掺杂类型非晶硅层102为N型层，具体成方法为：以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4作为反应气体，在一定的保护气氛下反应生成硅原子，在第一电极层101的表面沉积形成非晶硅层，再对所述非晶硅层进行N型离子掺杂，形成第一掺杂类型非晶硅层102。所述第一掺杂类型离子掺杂，可以采用离子注入或扩散工艺形成，也可以在形成非晶硅层的同时采用原位掺杂工艺形成。所述掺杂离子包括磷、砷或锑中的一种或几种，掺杂离子的浓度为1E10/cm3～1E20/cm3。
在本发明的其他实施例中，所述第一掺杂类型非晶硅层102还可以是P型层，采用本实施例中的方法形成非晶硅层之后，对所述非晶硅层进行P型离子掺杂，形成第一掺杂类型非晶硅层。所述P型离子掺杂，可以采用离子注入或扩散工艺形成，也可以在形成非晶硅层的同时采用原位掺杂工艺形成。掺杂离子包括硼、镓或铟中的一种或几种，掺杂离子的浓度为1E10/cm3～1E20/cm3。
请参考图5，在所述第一掺杂类型非晶硅层102表面形成第一应力层103，并进行退火处理，所述第一应力层103的应力类型与第一掺杂类型非晶硅层102的掺杂类型相对应。
在所述第一掺杂类型非晶硅层102表面，形成第一应力层103，所述第一应力层103包括氮化硅薄膜、氧化硅薄膜等。所述第一应力层103的形成工艺为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或热化学气相沉积。
本实施例中，所述第一掺杂类型非晶硅层为N型层，在所述N型层表面形成具有张应力的第一应力层，所述具有张应力的第一应力层包括氮化硅或氧化硅薄膜等。在本发明的一个实施例中，所述具有张应力的第一应力层为氮化硅薄膜，采用的形成工艺是等离子体增强化学气相沉积，其中，反应气体为NH3和SiH4，利用Ar等惰性气体作为载气，SiH4和NH3的气体流量比为0.1～4，反应温度为200℃～500℃，反应压强为100mTorr～200mTorr，并且提供一个功率为10W～100W的射频功率源，频率为13.56MHz。所述第一应力层的厚度为0.5nm～100nm，具有张应力，张应力数值范围为200MPa～1000MPa。所述具有张应力的第一应力层，使N型的第一掺杂类型非晶硅层受到水平面内的张应力的作用。
在本发明的其他实施例中，所述第一掺杂类型非晶硅层102为P型层，在所述P型层表面形成具有压应力的第一应力层103，所述具有压应力的应力层103为氮化硅薄膜，采用的形成工艺为等离子体增强化学气相沉积，其中，反应气体为NH3和SiH4，利用Ar等惰性气体作为载气，SiH4和NH3的气体流量比为0.1～4，反应温度为200℃～500℃，反应压强为100mTorr～200mTorr，提供一个功率为10W～100W的低频功率源，频率为100KHz。所述应力层的厚度为0.5nm～100nm，具有压应力，压应力的数值范围为200MPa～1000MPa。所述具有压应力的第一应力层103，使第一掺杂类型非晶硅层102受到水平面内的压应力的作用。
形成所述第一应力层103之后，进行退火处理。所述退火处理工艺为快速热退火工艺，退火的温度范围为200℃～800℃，所述退火的温度不能过高，温度过高会使非晶硅转变成多晶硅，影响非晶硅薄膜太阳能电池的性能。所述退火工艺使所述第一掺杂类型非晶硅层102产生应力记忆效果，记忆所述受到的应力。本实施例中，所述第一掺杂类型非晶硅层102为N型层，所述第一应力层103具有张应力，所述第一应力层使得第一掺杂类型非晶硅片的晶格发生形变，在退火之后，所述晶格的形变被固化，使基片记忆住所受到的应力作用，去除所述第一应力层之后，所述第一掺杂类型非晶硅层仍然受到第一应力作用。所以退火之后，所述第一掺杂类型非晶硅层102中记忆了所述受到的张应力，在后续去除第一应力层103之后，所述第一掺杂类型非晶硅层102还受到所述张应力的作用。电子在向第一电极层流动的过程中在三维方向作立体运动，所述张应力能够提高第一掺杂类型非晶硅层102内电子的迁移率，提高所述N型的第一掺杂类型非晶硅层102内的光生电子的迁移率，降低所述光生电子向第一电极层101运动的过程中的复合几率，提高所述第一电极层处收集到的光生电子的数量，提高太阳能电池的总的电流密度，提高太阳能电池的效率。
在本发明的其他实施例中，所述第一掺杂类型非晶硅层为P型层，所述第一应力层具有压应力，所以退火之后，所述第一掺杂类型非晶硅层中记忆了所述受到的压应力，在后续去除第一应力层之后，所述第一掺杂类型非晶硅层还受到所述压应力的作用。空穴在向第一电极层流动的过程中在三维方向内作立体运动，所述压应力能够提高第一掺杂类型非晶硅层内空穴的迁移率，提高所述P型的第一掺杂类型非晶硅层102内的光生空穴的迁移率，降低所述光生电子向第一电极层101运动的过程中的复合几率，提高所述第一电极层处收集到的光生空穴的数量，提高太阳能电池的总的电流密度，从而提高太阳能电池的效率。
请参考图6，去除所述第一应力层103(请参考图5)后，在所述第一掺杂类型非晶硅层102表面形成本征非晶硅层104。
去除所述第一应力层103的方法为干法刻蚀或者湿法刻蚀。本实施例中采用干法刻蚀工艺去除所述第一应力层103。由于采用湿法或者干法刻蚀的方法去除所述第一应力层，在去除所述第一应力层的同时，可以对所述第一掺杂类型非晶硅层的表面制备绒面，从而提高太阳能电池表面的接触面积，降低对阳光的反射，提高对阳光的吸收率。
具体的，所述本征非晶硅层104为低掺杂或无掺杂的非晶硅层，所述本征非晶硅层104的厚度为10nm～500nm。所述本征非晶硅层104的形成工艺可以是低压化学气相沉积或等离子体化学气相沉积、液相外延或溅射沉积等工艺。
由于非晶硅层内缺陷较多，如果非晶硅薄膜太阳能电池的P型非晶硅层和N型非晶硅层直接接触形成PN结，所述PN结是不稳定的，而且光照时光电导不明显，几乎没有有效的电荷收集。所以，非晶硅薄膜太阳能电池的基本结构不是PN结而是PIN结。在N型层和P型层之间形成本征层，所述本征非晶硅层为非杂质或轻掺杂的非晶硅层，本征非晶硅层两侧的第一掺杂类型非晶硅层和第二掺杂类型非晶硅层在电池内部形成内建势，以收集电荷。同时两者可分别与第一电极层、第二电极层形成欧姆接触，为外部提供电功率。而本征非晶硅层作为光敏区，主要形成光生电子和光生空穴。
在本发明的其他实施例中，还可以在所述本征非晶硅层表面形成第二应力层，使所述本征非晶硅层受到应力作用，然后进行退火处理，使得所述本征非晶硅层记忆住所述受到的应力。所述第二应力层的应力类型，可以是张应力，也可以是压应力。由于在太阳能电池中，所述空穴的有效质量大于电子的有效质量，所以空穴的的迁移速率小于电子的迁移速率，所以本实施例中，所述第二应力层具有张应力层，使本征非晶硅层受到张应力的作用，可以提高所述本征非晶硅层中电子的迁移率，提高所述非晶硅薄膜太阳能电池内总的电流密度，提高非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率。
请参考图7，在所述本征非晶硅层104的表面形成第二掺杂类型非晶硅层105。
具体的，所述第二掺杂类型非晶硅层105可以是N型层或者P型层，与第一掺杂类型非晶硅层102的掺杂类型不同，所述第二掺杂类型非晶硅层105的厚度为所述第二掺杂类型非晶硅层105的形成工艺可以是低压化学气相沉积或等离子体化学气相沉积、液相外延或溅射沉积等工艺。
本实施例中，第一掺杂类型非晶硅层102为N型层，所述第二掺杂类型非晶硅层105为P型层。具体形成工艺与第一掺杂类型非晶硅层102的形成工艺相同，在此不作赘述。所述第二掺杂类型非晶硅层105的掺杂离子包括磷、砷或锑中的一种或几种，掺杂离子浓度为1E10/cm3～1E20/cm3。
在本发明的其他实施例中，还可以在所述第二掺杂类型本征非晶硅层表面形成第三应力层，使所述第三应力层受到应力作用，然后进行退火处理，使得所述第三应力层能够记住受到的应力。如果所述第二掺杂类型本征非晶硅层为P型层，则所述第三应力层具有压应力，使所述第二掺杂类型本征非晶硅层受到压应力，提高所述第二掺杂类型本征非晶硅层内空穴的迁移率，从而降低空穴的复合率，提高到达第二电极层的空穴数量，提高太阳能电池的转换效率；如果所述第二掺杂类型本征非晶硅层为N型层，则所述第三应力层具有张应力，使所述第二掺杂类型本征非晶硅层受到张应力，提高所述第二掺杂类型本征非晶硅层内电子的迁移率，从而降低电子的复合率，提高到达第二电极层的电子数量，提高太阳能电池的转换效率。
请参考图8，在所述第二掺杂类型非晶硅层105表面形成第二电极层106。
形成所述第二电极层106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。
在本发明的其他实施例中，如果所述基板采用的是不透明的材料，则所述第二掺杂类型非晶硅层105作为受光面，还可以在所述第二掺杂类型非晶硅层105表面形成抗反射层，提高太阳能电池对阳光的吸收率。所述抗反射层为低折射率系数的透明材料，例如TiO2、SiN、SiO、Al2O3、SiO2或CeO2等。具体的，可以采用PECVD、磁控溅射或电子束的蒸发等方法形成所述抗反射层，所述抗反射层的厚度范围为
本发明的实施例还提供了一种采用上述方法形成的非晶硅薄膜太阳能电池。
请参考图8，为所述非晶硅薄膜太阳能电池的结构示意图。
所述非晶硅薄膜太阳能电池包括：基板100；位于所述基板表面的第一电极层101；位于所述第一电极层101表面的第一掺杂类型非晶硅层102，所述第一掺杂类型非晶硅层受到第一应力作用，所述第一应力的类型与第一掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应；位于所述第一掺杂类型非晶硅层102表面的本征非晶硅层104；位于所述本征非晶硅层104表面的第二掺杂类型非晶硅层105；位于所述本征非晶硅层105表面的第二电极106。
本实施例中，所述第一掺杂类型非晶硅层102为N型层，离子掺杂浓度为1E10/cm3～1E20/cm3，掺杂离子包括磷、砷或锑中的一种或几种；本征非晶硅层104为低掺杂或无掺杂的非晶硅层，厚度为10nm～500nm；第二掺杂类型非晶硅层105为P型层，离子掺杂浓度为1E10/cm3～1E20/cm3，掺杂离子包括硼、镓或铟中的一种或几种。所述第一掺杂类型非晶硅层102受到第一应力作用，所述第一应力的数值范围为200MPa～1000MPa，由于所述第一掺杂类型非晶硅层102为N型层，受到的第一应力的类型为张应力。
在本发明的其他实施例中，所述第一掺杂类型非晶硅层102为P型层，第二掺杂类型非晶硅层104为N型层，所述第一掺杂类型非晶硅层102受到的第一应力的类型为压应力，应力的数值范围为200MPa～1000MPa。
在本发明的其他实施例中，所述本征非晶硅层104也受到第二应力作用，所述第二应力为压应力或张应力。
在本发明的其他实施例中，所述第二掺杂类型非晶硅层105也可以受到第三应力作用，如果所述第二掺杂类型非晶硅层105为P型层，则受到的第三应力的类型为压应力，如果所述第二掺杂类型非晶硅层105为N型层，则受到的第三应力的类型为张应力。
在本发明的其他实施例中，如果所述基板是不透明的材料，则所述第二掺杂类型非晶硅层105作为受光面，所述第二掺杂类型非晶硅层105表面还具有抗反射层，所述抗反射层可以提高太阳能电池对阳光的吸收率。所述抗反射层为低折射率系数的透明材料，例如TiO2、SiN、SiO、Al2O3、SiO2或CeO2等。
通过上述实施例的说明，应能使本领域专业技术人员更好地理解本发明，并能够再现和使用本发明。本领域的专业技术人员根据本文中所述的原理可以在不脱离本发明的实质和范围的情况下对上述实施例作各种变更和修改是显而易见的。因此，本发明不应被理解为限制于本文所示的上述实施例，其保护范围应由所附的权利要求书来界定。

Claims (18)

1.一种非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供基板；
在所述基板的表面形成第一电极层；
在所述第一电极层表面形成第一掺杂类型非晶硅层；
在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成第一应力层，并进行退火处理，所述第一应力层的应力类型与第一掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应；
去除所述第一应力层；
在所述第一掺杂类型非晶硅层表面形成本征非晶硅层；
在所述本征非晶硅层表面形成第二掺杂类型非晶硅层；
在所述第二掺杂类型非晶硅层表面形成第二电极层。
2.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一掺杂类型非晶硅层为P型层，所述第一应力层具有压应力，所述第二掺杂类型非晶硅层为N型层；或者所述第一掺杂类型非晶硅层为N型层，所述第一应力层具有张应力，所述第二掺杂类型非晶硅层为P型层。
3.根据权利要求2所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述具有压应力的应力层的形成方法包括：采用等离子体增强化学气相沉积工艺，其中，NH3和SiH4作为反应气体，惰性气体作为载气，反应温度为200℃～500℃，反应压强为100mTorr～200mTorr，并且提供一个功率为10W～100W，频率为50KHz～500kHz的低频功率源。
4.根据权利要求2所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述具有张应力的应力层的形成方法包括：采用等离子体增强化学气相沉积工艺，其中，NH3和SiH4作为反应气体，惰性气体作为载气，反应温度为200℃～500℃，反应压强为100mTorr～200mTorr，并且提供一个功率为10W～100W，频率为10MHz～15MHz的射频功率源。
5.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一应力层的形成工艺包括热化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积。
6.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一应力层包括氮化硅薄膜或氧化硅薄膜。
7.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一应力层的厚度为0.5nm～100nm，应力的数值范围为200MPa～1000MPa。
8.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述进行退火处理的工艺为快速热退火工艺，退火的温度范围为200℃～800℃。
9.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述去除第一应力层的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀。
10.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一掺杂类型非晶硅层的厚度范围为所述第二掺杂类型非晶硅层的厚度范围为本征非晶硅层的厚度范围为10nm～500nm。
11.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，还包括：在形成所述第二掺杂类型非晶硅层之前，在本征非晶硅层表面形成第二应力层，退火后去除所述第二应力层。
12.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，还包括，在形成所述第二电极层之前，在第二掺杂类型非晶硅层表面形成第三应力层，退火后去除所述第三应力层，所述第三应力层的应力类型与第二掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应。
13.一种非晶硅薄膜太阳能电池，其特征在于，包括：
基板；
位于基板表面的第一电极层；
位于所述第一电极层表面的第一掺杂类型非晶硅层，所述第一掺杂类型非晶硅层受到第一应力作用，所述第一应力的类型与第一掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应；
位于所述第一掺杂类型非晶硅层表面的本征非晶硅层；
位于所述本征非晶硅层表面的第二掺杂类型非晶硅层；
位于所述第二掺杂类型非晶硅层表面的第二电极层。
14.根据权利要求13所述的非晶硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂类型非晶硅层为P型层，所述第一应力为压应力，所述第二掺杂类型非晶硅层为N型层。
15.根据权利要求13所述的非晶硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂类型非晶硅层为N型层，所述第一应力为张应力，所述第二掺杂类型非晶硅层为P型层。
16.根据权利要求13所述的非晶硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂类型非晶硅层的厚度范围为所述第二掺杂类型非晶硅层的厚度范围为本征非晶硅层的厚度范围为10nm～500nm。
17.根据权利要求13所述的非晶硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述本征非晶硅层受到第二应力作用，所述第二应力为张应力或压应力。
18.根据权利要求13所述的非晶硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第二掺杂类型非晶硅受到第三应力作用，所述第三应力的类型与第二掺杂类型非晶硅层的掺杂类型相对应。
CN201210529317.5A 2012-12-06 2012-12-06 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法 Expired - Fee Related CN103107245B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210529317.5A CN103107245B (zh) 2012-12-06 2012-12-06 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210529317.5A CN103107245B (zh) 2012-12-06 2012-12-06 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103107245A CN103107245A (zh) 2013-05-15
CN103107245B true CN103107245B (zh) 2016-07-06

Family

ID=48314955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210529317.5A Expired - Fee Related CN103107245B (zh) 2012-12-06 2012-12-06 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103107245B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0455360A1 (en) * 1990-04-13 1991-11-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing a solar cell
CN102437119A (zh) * 2011-08-15 2012-05-02 上海华力微电子有限公司 增强应力记忆技术效果的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0455360A1 (en) * 1990-04-13 1991-11-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing a solar cell
CN102437119A (zh) * 2011-08-15 2012-05-02 上海华力微电子有限公司 增强应力记忆技术效果的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《氮化硅应力引入技术及实现》;刘青;《中国优秀硕士学位论文全文数据库-信息科技辑》;西安电子科技大学;20100115(第（2010年）01期);第1-4页，第11-14页，第30-32页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103107245A (zh) 2013-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108666393B (zh) 太阳能电池的制备方法及太阳能电池
KR102120147B1 (ko) 태양 전지의 제조 방법 및 태양 전지
JP2017508294A (ja) 太陽電池の背面における導電性ポリマー／Ｓｉ界面
US20140283904A1 (en) Solar Cell of Anti Potential Induced Degradation and Manufacturing Method Thereof
CN102751371B (zh) 一种太阳能薄膜电池及其制造方法
CN103346214B (zh) 一种硅基径向同质异质结太阳电池及其制备方法
US8900674B2 (en) Method of coating a substrate
CN104538464A (zh) 一种硅异质结太阳能电池及其制作方法
KR101886818B1 (ko) 이종 접합 실리콘 태양 전지의 제조 방법
CN105470347A (zh) 一种perc电池的制作方法
CN103107240B (zh) 多晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法
CN106449850B (zh) 一种高效硅基异质结双面电池及其制备方法
JP2013115262A (ja) 光電変換素子
CN103107236B (zh) 异质结太阳能电池及其制作方法
KR101289277B1 (ko) 초고효율을 나타내는 실리콘 태양전지 및 이의 제조방법
CN103107235B (zh) 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法
CN103107245B (zh) 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法
CN103107234B (zh) 异质结太阳能电池及其制作方法
CN210156405U (zh) 具有氢退火tco导电膜的异质结电池结构
CN202977493U (zh) 多晶硅薄膜太阳能电池
CN103107239B (zh) 异质结太阳能电池及其制作方法
CN202977496U (zh) 异质结太阳能电池
CN103107237B (zh) 单晶硅太阳能电池及其制作方法
RU2632267C2 (ru) Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству
KR101303594B1 (ko) 표면 텍스처가 형성된 유리기판을 이용한 박막형 태양전지 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160706

Termination date: 20181206

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee