CN103390679A - 薄膜太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

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郭群超
庞宏杰
王凌云
柳琴
白晓宇
张愿成
张滢清
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Abstract

本发明公开了一种薄膜太阳能电池，它包括减反射膜基底，基底上沉积有绝缘层，在绝缘层上生长有多个横向p-i-n结，各p-i-n结分别由具有垂直结构的n型掺杂层、本征层和p型掺杂层顺序设置组成，各本征层上分别具有背反射镜，各n型掺杂层和各p型掺杂层上分别具有金属电极。其制作方法包括清洗基底、沉积绝缘层、垂直结构处理、制作横向p-i-n结、制备背反射镜、制作电极等主要步骤。本发明的薄膜太阳能电池可有效避免p、n掺杂层死层的光吸收损失以及栅线对光线遮挡造成的光损失，增加光线在电池内部的反射，从而有效提高电池的转换效率，且可应用于各种薄膜太阳能电池。

Description

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，特别涉及一种薄膜太阳能电池及其制作方法。
背景技术
目前常规薄膜电池的结构如图1所示。第一层，为普通玻璃1，是电池载体。第二层为绒面的透明导电薄膜2(TCO)。TCO制备成绒面起到减少反射光的作用。第三层为p型掺杂层3，即窗口层。第四层是i层4，即太阳能电池的本征层，光生载流子主要在这一层产生。第五层为n型掺杂层5，起到连接i和背电极的作用。最后是背电极6和Al/Ag电极7。
可见，常规薄膜电池的p型掺杂层与本征吸收层平行，并位于本征吸收层的上方，入射光先经过掺杂层再进入吸收层。由于p-i-n结构中i区是光敏区，此区中光生电子、空穴是光伏电力的源泉，而p、n两层掺杂是作为“死层”而存在的，主要起提供电场的作用，而它们区域内的载流子对光电流几乎不起作用，所以应尽量减少掺杂层对光的吸收，减少光损耗。
发明内容
本发明的目的，就是为了提供一种能减少掺杂层对光的吸收，减少光损耗的薄膜太阳能电池及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种薄膜太阳能电池，包括减反射膜基底，基底上沉积有绝缘层，在绝缘层上生长有多个横向p-i-n结，各p-i-n结分别由具有垂直结构的n型掺杂层、本征层和p型掺杂层顺序设置组成，各本征层上分别具有背反射镜，各n型掺杂层和各p型掺杂层上分别具有金属电极。
所述的多个横向p-i-n结串联。
所述的减反射膜基底为沉积有绒面透明导电薄膜的导电玻璃。
所述的背反射镜由ZnO+A1、ZnO+Ag+Al、TCO+Al、TCO+Ag+Al、Ag+Al或Al制作形成。
所述的金属电极为铝或银。
上述薄膜太阳能电池的制作方法，包括以下步骤：
A、清洗减反射膜基底：用化学溶液将减反射膜基底表面清洗干净；
B、沉积绝缘层：在减反射膜基底上沉积一层绝缘薄膜；
C、垂直结构处理：把基底纵向分隔成多个p-i-n结区域，并将每个p-i-n结区域分隔成p区、i区和n区；
D、制作横向p-i-n结：在各p-i-n结区域的p区、i区和n区分别沉积p型掺杂薄膜、本征层薄膜和n型掺杂薄膜，制作成串联的多个横向p-i-n结；
E、制作背反射镜：在各本征层薄膜上分别制作背反射镜；
F、制作电极：在各p型掺杂薄膜上和各n型掺杂薄膜上分别制作电极。
所述的沉积绝缘层采用气相沉积、溅射或蒸发的方法。
所述的垂直结构处理采用激光刻槽或掩膜的方法。
所述的制作横向p-i-n结采用等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、热丝化学气相沉积、低压化学气相沉积或蒸发方法。
所述的制作背反射镜和制作电极采用气相沉积、溅射、蒸发、丝网印刷、喷墨印刷或电镀的方法。
本发明由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下的优点和特点：
1、掺杂层垂直于基底表面，光线不经过掺杂层直接入射到本征吸收层，可以有效减少入射光损失；
2、背反射镜可以增加n型掺杂层与背电极的折射率匹配，进而达到增加光线在电池内部的反射、减少透射的作用；
3、背面金属电极可以只引两边电极出来，实行子电池串联。输出电压高，可用于特殊场合。
附图说明
图1为现有技术常规薄膜太阳能电池的结构示意图。
图2为本发明薄膜太阳能电池的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
参见图2，本发明的一种薄膜太阳能电池，包括减反射膜基底(由玻璃基底1和减反射膜2构成)，基底上沉积有绝缘层10，在绝缘层10上生长有多个横向p-i-n结，多个横向p-i-n结串联。各p-i-n结分别由具有垂直结构的n型掺杂层5、本征层4和p型掺杂层3顺序设置组成，各本征层4上分别具有背反射镜11，各n型掺杂层5上分别具有金属电极9，各p型掺杂层8上分别具有金属电极8。
本发明中的减反射膜基底为沉积有绒面透明导电薄膜的导电玻璃。
本发明中的背反射镜由ZnO+Al、ZnO+Ag+Al、TCO+Al、TCO+Ag+Al、Ag+Al或Al制作形成。
本发明中的金属电极为铝或银。
上述薄膜太阳能电池的制作方法，包括以下步骤：
A、清洗减反射膜基底：用化学溶液将减反射膜基底表面清洗干净；具体作法是用丙酮溶液反复清洗后放在分析乙醇中超声清洗15min；
B、沉积绝缘层：在减反射膜基底上沉积一层绝缘薄膜；具体是用PECVD沉积一层SiO2薄膜，厚度50nm-70nm；
C、垂直结构处理：设计好p-i-n区域，p、i、n位于同一平面，其中i区的宽度为0.1-10μm，p区和n区的宽度为10-100nm。
D、制作横向p-i-n结：先在i区和n区沉积一层掩膜，在p区沉积一层p型掺杂薄膜，然后去除i区和n区的掩膜。i区本征层和n型掺杂薄膜的制作重复步骤3和4，从而形成横向p-i-n结。
E、制作背反射镜：在各本征层薄膜上沉积掺铝ZnO薄膜铝制作背反射镜，厚度30nm-80nm。
F、制作电极：在各p型掺杂薄膜上和各n型掺杂薄膜上分别制作电镀银电极。

Claims (10)

1.一种薄膜太阳能电池，其特征在于：包括减反射膜基底，基底上沉积有绝缘层，在绝缘层上生长有多个横向p-i-n结，各p-i-n结分别由具有垂直结构的n型掺杂层、本征层和p型掺杂层顺序设置组成，各本征层上分别具有背反射镜，各n型掺杂层和各p型掺杂层上分别具有金属电极。
2.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的多个横向p-i-n结串联。
3.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的减反射膜基底为沉积有绒面透明导电薄膜的导电玻璃。
4.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的背反射镜由ZnO+Al、ZnO+Ag+Al、TCO+Al、TCO+Ag+Al、Ag+Al或Al制作形成。
5.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的金属电极为铝或银。
6.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、清洗减反射膜基底：用化学溶液将减反射膜基底表面清洗干净；
B、沉积绝缘层：在减反射膜基底上沉积一层绝缘薄膜；
C、垂直结构处理：把基底纵向分隔成多个p-i-n结区域，并将每个p-i-n结区域分隔成p区、i区和n区；
D、制作横向p-i-n结：在各p-i-n结区域的p区、i区和n区分别沉积p型掺杂薄膜、本征层薄膜和n型掺杂薄膜，制作成串联的多个横向p-i-n结；
E、制作背反射镜：在各本征层薄膜上分别制作背反射镜；
F、制作电极：在各p型掺杂薄膜上和各n型掺杂薄膜上分别制作电极。
7.如权利要求6所述的薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于：所述的沉积绝缘层采用气相沉积、溅射或蒸发的方法。
8.如权利要求6所述的薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于：所述的垂直结构处理采用激光刻槽或掩膜的方法。
9.如权利要求6所述的薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于：所述的制作横向p-i-n结采用等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、热丝化学气相沉积、低压化学气相沉积或蒸发方法。
10.如权利要求6所述的薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于：所述的制作背反射镜和制作电极采用气相沉积、溅射、蒸发、丝网印刷、喷墨印刷或电镀的方法。
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