CN104681654A - 一种双n层结构非晶硅太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双n层结构非晶硅太阳能电池,包括玻璃基体,依次设置在玻璃基体上的透明导电膜、P型非晶硅层、缓冲层、非晶硅本征层i层、双层n型非晶硅层、背反射层和背电极,所述的双层n型非晶硅层是由轻掺杂n型非晶硅层与重掺杂n型非晶硅层两层构成的双n层结构。该双n层结构非晶硅太阳能电池具有较高的电流密度和光电转换效率。本发明还公开了上述双n层结构非晶硅太阳能电池的制备方法,该制备方法工艺简洁、不需要增加新的设备投资成本。

Description

一种双η层结构非晶硅太阳能电池及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于非晶硅太阳能电池技术领域,具体涉及一种双η层结构非晶硅太阳能 电池及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着煤炭、石油等不可再生能源的日益枯竭,世界经济对新能源的需求使太阳能 电池技术得到了迅猛的发展,太阳能电池通过把太阳光光能转换成电能,是一种可再生的 洁净能源技术。
[0003] 目前市场上工业化生产以单晶硅和多晶硅太阳电池为主,单晶硅的电池效率为 18. 5%,多晶硅电池效率为16. 7%左右。但目前这两种电池存在所需要的硅材料的短缺以 及硅材料制备过程存在环境污染等问题,而非晶硅薄膜太阳电池具有耗材少、制备简单、环 境友好、成本低等优势,使得近年来科研、高校和企业单位纷纷将非晶硅太阳能电池作为研 发主方向。
[0004] 在保持成本不显著提高的条件下,晶体硅电池的效率很难进一步提高。目前市场 上的非晶硅电池光电效率大约是8%,具有大幅度的提升空间。因此,研宄人员一直在探索 提升非晶硅电池效率的新工艺新方法。
[0005] 非晶硅太阳能电池的结构以p-i-n型为主,这种非晶硅太阳能电池的结构层包 括制备太阳能电池的基体、导电薄膜、PIN型非晶硅薄膜以及背电极等。目前非晶硅太阳 能电池存在的主要问题是如何提高转化效率和降低光致衰退效应,现有技术中,对P型 非晶硅薄膜和I型非晶硅薄膜的界面处理技术较多。2014年,南开大学张晓丹教授等在 Solar Energy Materials&Solar Cells 专业期刊上发表了研宄论文《Improvement in performance of hydrogenated amorphous silicon solar cells with hydrogenated intrinsic amorphous silicon oxide p/i buffer layers》,报道了他们在 p/i 之间 SiOx 作为缓冲层制备的单节非晶硅太阳能电池效率达到10. 64%,多节太阳能电池效率达到 12. 24%,但其电流密度最高只有12. 58mA/cm2。这是由于导电薄膜呈现弱N型,与P型非晶 硅薄膜形成反向的PN结,造成太阳能电池的电流、电压等损失,如何解决这一问题有待于 做更深入的研宄。
[0006] 目前,不管市面上销售的还是研宄机构研发的非晶硅电池,均采用单η层薄膜电 池结构的形式,该单η层薄膜被均匀掺杂,在均匀单一掺杂的半导体中不存在内建电场或 内建电场极弱,不利于太阳能电池内部载流子的收集从而增强光电流,提高太阳能电池转 换效率。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种双η层结构非晶硅太阳能电池,该双η层结构非晶硅 太阳能电池具有较高的电流密度和光电转换效率。
[0008] 本发明的目的还在于提供上述双η层结构非晶硅太阳能电池的制备方法,该制备 方法工艺简洁、不需要增加新的设备投资成本。
[0009] 本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的:一种双η层结构非晶硅太阳 能电池,包括玻璃基体,依次设置在玻璃基体上的透明导电膜、P型非晶硅层、缓冲层、非晶 硅本征层i层、双层η型非晶硅层、背反射层和背电极,其特征是:所述的双层η型非晶硅层 是由轻掺杂η型非晶硅层与重掺杂η型非晶硅层两层构成的双η层结构。
[0010] 本发明所述的透明导电膜优选为具有绒面结构的SnO2 = F薄膜;所述的P型非晶硅 层优选为P_a-SiC:H薄膜;所述的缓冲层优选为a_SiC:H薄膜;所述的非晶硅本征层i层优 选为i-a-Si:H薄膜;所述的轻掺杂η型非晶娃层优选为轻掺杂n-a-Si:H薄膜;所述的重掺 杂η型非晶硅层优选为重掺杂n-a-Si :H薄膜;所述的背反射层优选为氧化锌掺铝ΖηΟ:Α1 薄膜;所述的背电极优选为银电极。
[0011] 本发明所述的p-a-SiC:H-薄膜的膜厚优选为10~30nm ;所述的a-SiC:H薄膜的 膜厚优选为10~20nm ;所述的i-a-Si :H薄膜的膜厚优选为400~540nm ;所述的轻掺杂 n-a-Si : H薄膜的膜厚优选为40~60nm ;所述的重掺杂n-a-Si : H薄膜的膜厚优选为10~ 20nm ;所述的氧化锌掺错ΖηΟ:Α1薄膜的厚度优选为60~80nm ;所述的银电极的厚度优选 为 150 ~300nm。
[0012] 本发明所述的p-a-SiC: H薄膜、a-SiC: H薄膜、i-a-Si : H薄膜、轻掺杂n-a-Si : H薄 膜和重掺杂n-a-Si : H薄膜优选采用PECVD方式制成。
[0013] 本发明所述的氧化锌掺铝ΖηΟ:Α1薄膜和银电极优选通过磁控溅射方式制备获 得。
[0014] 本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的:上述的双η层结构非晶硅太 阳能电池的制备方法,含以下步骤:
[0015] (1)装片:在玻璃基体上设置透明导电膜即具有绒面结构的SnO2 = F薄膜,置于 PECVD系统的真空室中;
[0016] (2)沉积P型非晶硅层p-a-SiC:H薄膜:将设有SnO2 = F薄膜的玻璃基体即FTO(掺 氟氧化锡)衬底温度加热至240~280°C,真空室真空度抽至3. 0 X 10_7~3. 0 X 10 _6Torr, 通入硅烷、甲烷、硼烷和氢气,调节反应气压为0. 6~0. 8Torr,放电功率为70~150mW/cm2, 沉积时间为20~60秒,制得P型非晶硅层p-a-SiC:H薄膜;
[0017] (3)沉积缓冲层a_SiC:H薄膜:将衬底(设有P型非晶硅层p-a-SiC:H薄膜和FTO 的玻璃基体)温度加热至240~280°C,真空室真空度抽至3. 0 X 10_7~3. 0 X 10 _6Torr,通 入硅烷、甲烷和氢气,调节反应气压为0. 6~0. 8Torr,放电功率为70~150mW/cm2,起辉光 时关闭甲烷气体,沉积时间为0. 5~1分钟,制得缓冲层a-SiC:H薄膜;
[0018] (4)沉积非晶硅本征层i层i-a-Si :H薄膜:将衬底(沉积有上述3种薄膜的玻璃 基体)温度加热至240~280°C,真空室真空度抽至3. 0 X 10_7~3. 0 X 10 _6Torr,通入硅烷 和氢气,调节反应气压为0. 6~0. 8Torr,放电功率为70~150mW/cm2,沉积时间为20~25 分钟,制得非晶硅本征层i层i-a-Si : H薄膜;
[0019] (5)沉积轻掺杂η型非晶硅层轻掺杂n-a-Si:H薄膜:将衬底(沉积有上述 4种薄膜的玻璃基体)温度加热至240~280 °C,真空室真空度抽至3. OX KT7Torr~ 3. OX KT6Torr,通入硅烷、磷烷和氢气,其中硅烷占气体总流量的10~15%,磷烷与硅烷的 体积流量比为1~6 :1,氢气的体积流量为硅烷和磷烷总体积流量的2~4倍(即氢气的稀 释比为2~4),反应气压为0. 4~0. 6Torr,放电功率为70~150MW/cm2,沉积时间为2~ 3分钟,制得轻掺杂η型非晶硅层轻掺杂n-a-Si : H薄膜;
[0020] (6)沉积重掺杂η型非晶硅层重掺杂n-a-Si:H薄膜:将衬底(即设有上述 5种薄膜的玻璃基体)温度加热至240~280 °C,真空室真空度抽至3. OX KT7Torr~ 3. OX KT6Torr,通入硅烷、磷烷和氢气,其中硅烷占气体总流量的3~15%,磷烷与硅烷的 体积流量比为4~12 :1,氢气的体积流量为硅烷和磷烷总体积流量的2~4倍(即氢气 的稀释比为2~4),反应气压为0. 4~0. 6Torr,放电功率为70~150mW/cm2,沉积时间为 10~60秒,制得重掺杂η型非晶硅层重掺杂n-a-Si : H薄膜;
[0021] (7)采用磁控溅射法制备背反射层氧化锌掺铝Ζη0:Α1薄膜:将真空室抽至 3. OX KT7Torr~3. OX 10_6Torr,采用铝的质量百分含量为1~2%的氧化锌陶瓷作为靶 材,反应气体为氧气,派射气体为氩气,派射压力为4~6mTorr,派射功率为200W,派射温度 为200°C,溅射时间为15~20分钟,在衬底(即设有上述6种薄膜的玻璃基体)上制得背 反射层氧化锌掺铝ZnO: Al薄膜;
[0022] (8)采用磁控溅射法制备背电极:靶材为金属银,溅射气体为氩气,溅射压力为 4mTorr,溅射功率为200W,溅射时间为5~10分钟,在衬底(即设有上述7种薄膜的玻璃基 体)上制得银电极。
[0023] 在上述的双η层结构非晶硅太阳能电池的制备方法中:
[0024] 步骤(1)中所述的玻璃基体在设置具有绒面结构的SnO2 = F薄膜前,先采用半导体 清洗工艺处理。
[0025] 本发明步骤(1)中PECVD系统先经过预抽真空处理。
[0026] 步骤⑵中所述的硼烷的体积浓度([B2H6] / [B2H6+H2])为2~4%,步骤(6)~步 骤(6)中所述的磷烷的体积浓度为([PH 3]/[PH3+H2])为0· 5~1%。
[0027] 步骤⑵中硅烷占气体总流量的3. 0~5. 0%,甲烷与硅烷的体积流量比为I. 0~ 1. 5:1,硼烷与硅烷的体积流量比为0. 7~1:1,氢气的体积流量为硅烷、甲烷和硼烷总体积 流量的11~15倍;步骤(3)中硅烷占气体总流量的3. 0~5. 0%,甲烷与硅烷的体积流量 比为I. 0~1. 5:1,氢气的体积流量为与甲烧和硅烷总体积流量的11~16倍;步骤⑷中 硅烷占气体总流量的10~15%。
[0028] 本发明步骤(5)~(6)中的双层η型非晶硅层是由通过调节磷烷浓度沉积轻掺杂 n-a-Si : H薄膜和重掺杂n-a-Si : H薄膜构成。
[0029] 步骤(7)中氩气和氧气的体积流量比为80~90 :1。
[0030] 步骤(8)中氩气流量为16~18sccm。
[0031] 本发明中采用的PECVD优选为具有至少一个单腔室的PECVD系统和具有至少一 个真空室的磁控溅射系统,所需工艺气体有高纯硅烷SiH 4、高纯氢气H2、浓度(BC= [B2H6]/ [B2H6+H 2])优选为2%硼烷B2H6,浓度(PC = [PH3]/[PH#H2]优选为0.5%磷烷PH3,高纯甲 烷 CH4〇
[0032] 本发明具有如下优点:
[0033] (1)本发明中的η型非晶硅层为轻掺杂η型非晶硅层与重掺杂η型非晶硅层构成 的双η层结构,这样的双η层结构电池与传统单η层结构非晶硅电池相比,可以形成较强的 内电场,可以减少光生少子的复合损失,提高少数载流子的收集率,明显增加短路电流,提 高太阳能电池的转化效率;
[0034] (2)与背反射层接触的重掺杂η层,掺杂浓度高,电阻率低,可以减少电极的接触 电阻,增加电极对光生载流子的收集效率;
[0035] (3)本发明中的双η层结构非晶硅太阳能电池的制备方法,这种方法简洁、不需增 加新的设备改造成本,制备的双η层结构的非晶硅电池具有更高的光电转换效率,双η层非 晶娃电池效率可达到10. 97% ;
[0036] (4)本发明中的双η层结构也适用于由其构成的双节或多节叠层非晶硅太阳能电 池。
附图说明
[0037] 图1中是本发明中双η层非晶硅太阳能电池的结构示意图。
[0038] 其中:1代表设置在玻璃基体上的透明导电膜,2代表ρ型非晶硅层,3代表缓冲 层,4代表本征i层,5代表双层η型非晶硅,6代表背反射层,7代表背电极,8代表轻掺杂η 型非晶硅,9代表重掺杂η型非晶硅。
具体实施方式
[0039] 实施例1
[0040] 本实施例提供的双η层结构非晶硅太阳能电池,包括玻璃基体,依次设置在玻璃 基体上的透明导电膜1、Ρ型非晶硅层2、缓冲层3、非晶硅本征层i层4、双层η型非晶硅层 5、背反射层6和背电极7,该双层η型非晶硅层是由轻掺杂η型非晶硅层与重掺杂η型非晶 硅层两层构成的双η层结构。
[0041] 其中透明导电膜为具有绒面结构的SnO2:F薄膜;P型非晶硅层为p-a-SiC:H ;缓 冲层为a-SiC:H薄膜;非晶硅本征层i层为i-a-Si :H薄膜;轻掺杂η型非晶硅层为轻掺 杂n-a-Si :Η薄膜;重掺杂η型非晶硅层为重掺杂n-a-Si :Η薄膜;背反射层为氧化锌掺铝 ZnO: Al薄膜;背电极为银电极。
[0042] p-a-SiC:H 薄膜的膜厚为 10 ~30nm ;a-SiC:H 薄膜的膜厚为 10 ~20nm ;i-a-Si:H 薄膜的膜厚为400~540nm ;轻掺杂n-a-Si :H薄膜的膜厚为40~60nm ;重掺杂n-a-Si :H 薄膜的膜厚为10~20nm ;氧化锌掺铝ZnO = Al薄膜的厚度为60~80nm ;银电极的厚度为 150 ~300nm。
[0043] 其中p-a-SiC:H、a_SiC:H薄膜、i-a-Si :H薄膜、轻掺杂n-a-Si :H薄膜和重掺杂 n-a-Si : H薄膜采用PECVD方式制成。
[0044] 其中氧化锌掺铝Ζη0:Α1薄膜和银电极通过磁控溅射方式制备获得。
[0045] 该双η层结构非晶硅太阳能电池的制备方法,含以下步骤:
[0046] (1)装片:将用半导体清洗工艺处理过的玻璃基体具有绒面结构的SnO2 = F薄膜, 通过预抽真空腔放入PECVD系统沉积真空腔;
[0047] (2)沉积窗口层P型非晶硅层:真空腔真空度抽至3. OX 10_6Torr,FTO衬底温度 加热至260°C,通入硅烷气体流量为4. 5sCCm、甲烷气体流量为4. 5sCCm、硼烷气体流量为 3. 2sccm、氢气气体流量为138sccm,匀气8分钟,反应气压为0. 6Torr,放电功率为80mW/ cm2,沉积时间为28秒,此为窗口层ρ层,厚度约为10nm,其中硼烷的体积浓度([B2H 6]/
[B2H6+H2])为 2% ;
[0048] (3)沉积缓冲层SiC层:真空腔真空度抽至3. OX KT6Torr,衬底温度加热至 260°C,通入硅烷气体流量为4. 5sccm、甲烷气体流量为4. 5sccm、氢气气体流量为138sccm, 匀气8分钟,反应气压为0. 6Torr,放电功率为80mW/cm2,起辉光的同时关闭甲烷气体流量, 沉积时间为32秒,此为缓冲层SiC层,厚度约为12nm ;
[0049] (4)沉积本征层i层:真空腔真空度抽至3. OX l(T6Torr,衬底温度加热至260°C, 通入硅烷气体流量为15sccm、氢气气体流量为135sccm,勾气8分钟,反应气压为0. 6Torr, 放电功率为80mW/cm2,沉积时间为20分钟,此为本征层i层,厚度约为430nm ;
[0050] (5)沉积第1层η层:真空腔真空度抽至3. OX KT6Torr,衬底温度加热至260°C, 通入硅烷气体流量为15sccm、磷烧气体流量为30sccm,氢气气体流量为105sccm,勾气8分 钟,反应气压为0. 4Torr,放电功率为80mW/cm2,沉积时间为2. 5分钟,此为轻掺杂η层,厚 度约为44nm,其中磷烷的体积浓度为([ΡΗ3]/[ΡΗ3+Η 2])为0. 5% ;
[0051] (6)沉积第2层η层:真空腔真空度抽至3. OX KT6Torr,衬底温度加热至260°C, 通入硅烷气体流量为lOsccm、磷烧气体流量为40sccm,氢气气体流量为lOOsccm,勾气8分 钟,反应气压为0. 4Torr,放电功率为80mW/cm2,沉积时间为10秒钟,此为重掺杂η层,厚度 约为10nm,其中磷烷的体积浓度为([ΡΗ 3]/[ΡΗ3+Η2])为0· 5% ;
[0052] (7)溅射背反射层:将制备完双η层非晶硅电池从PECVD系统取出,放入磁控溅 射系统真空腔,真空腔抽至3. OX HT6Torr,溅射靶材用直径3. 0英寸,厚度0. 25英寸,纯度 为99. 99 %的铝含量为2wt %氧化锌陶瓷靶,反应气体为纯度99. 99%的高纯氧气O2,溅射 气体为纯度99. 999 %的氩气Ar,溅射参数为:溅射压力4mTorr、溅射功率200W、溅射温度 200°C,Ar :02比为18sccm :0. 2sccm,溅射时间20分钟,此为AZO薄膜背反射层,厚度约为 80nm ;
[0053] (8)溅射背电极:溅射靶材用直径3. O英寸,厚度0. 25英寸,纯度为99. 99 %的 金属银靶,溅射气体为纯度99. 999 %的氩气Ar,溅射参数为:溅射压力4mTorr、溅射功率 200W、Ar流量为18SCCm,溅射时间为10分钟,此为银背电极,厚度约为300nm,最后获得电 池。
[0054] 在AMI. 5G模拟太阳光测试的光伏性能如表1所示,其性能比同等条件下制备的传 统单η层非晶硅电池(p层沉积时间28秒,约IOnm ;缓冲层沉积时间32秒,约为12nm ;本征 i层沉积时间20分钟,约430nm ;轻掺杂单η层沉积时间2. 5分钟,约为54nm)的光电转换 效率相对高13%。
[0055] 表1本实施例AMI. 5G模拟太阳光测试的光伏性能
[0056]
Figure CN104681654AD00081
[0057] 实施例2
[0058] 本实施例提供的双η层结构非晶硅太阳能电池,包括玻璃基体,依次设置在玻璃 基体上的透明导电膜、P型非晶硅层、缓冲层、非晶硅本征层i层、双层η型非晶硅层、背反 射层和背电极,该双层η型非晶硅层是由轻掺杂η型非晶硅层与重掺杂η型非晶硅层两层 构成的双η层结构。
[0059] 其中透明导电膜为具有绒面结构的SnO2 = F薄膜;P型非晶硅层为p-a_SiC:H薄膜; 缓冲层为a-SiC:H薄膜;非晶硅本征层i层为i-a-Si :H薄膜;轻掺杂η型非晶硅层为轻掺 杂n-a-Si :Η薄膜;重掺杂η型非晶硅层为重掺杂n-a-Si :Η薄膜;背反射层为氧化锌掺铝 ZnO: Al薄膜;背电极为银电极。
[0060] p-a-Si :H 薄膜的膜厚为 10 ~30nm ;a_SiC:H 薄膜的膜厚为 10 ~20nm ;i_a_Si :H 薄膜的膜厚为400~540nm ;轻掺杂n-a-Si :H薄膜的膜厚为40~60nm ;重掺杂n-a-Si :H 薄膜的膜厚为10~20nm ;氧化锌掺铝ZnO = Al薄膜的厚度为60~80nm ;银电极的厚度为 150 ~300nm。
[0061 ] 其中p-a-SiC: H薄膜、a-SiC: H薄膜、i-a-Si : H薄膜、轻掺杂n-a-Si : H薄膜和重掺 杂n-a-Si : H薄膜采用PECVD方式制成。
[0062] 其中氧化锌掺铝Ζη0:Α1薄膜和银电极通过磁控溅射方式制备获得。
[0063] 该双η层结构非晶硅太阳能电池的制备方法与实施例1不同的是,改变步骤(6), 变化掺杂浓度,亦即真空腔真空度抽至3. 0 X KT6Torr,衬底温度加热至260°C,通入硅烷气 体流量为5sccm、磷烷气体流量为45sccm,氢气气体流量为IOOsccm,匀气8分钟,反应气压 为0. 4Torr,放电功率为80mW/cm2,沉积时间为10秒钟。
[0064] 在AMI. 5G模拟太阳光测试的光伏性能如表2所示,其性能比同等条件下制备的传 统单η层非晶硅电池的光电转换效率相对高6. 9%。
[0065] 表2本实施例AMI. 5G模拟太阳光测试的光伏性能
[0066]
Figure CN104681654AD00091
[0067] 实施例3
[0068] 本实施例提供的双η层结构非晶硅太阳能电池同实施例1。
[0069] 该双η层结构非晶硅太阳能电池的制备方法同实施例1不同的是:改变步骤5)和 步骤6),变化这两步的沉积时间,亦即
[0070] 步骤(5)真空腔真空度抽至3. OX KT6Torr,衬底温度加热至260°C,通入硅烷气体 流量为15sccm、磷烷气体流量为30sccm,氢气气体流量为105sccm,匀气8分钟,反应气压为 0. 4Torr,放电功率为80mW/cm2,沉积时间为2分钟25秒;
[0071] 步骤(6)真空腔真空度抽至3. OX KT6Torr,衬底温度加热至260°C,通入硅烷气体 流量为lOsccm、磷烷气体流量为40sccm,氢气气体流量为lOOsccm,匀气8分钟,反应气压为 0. 4Torr,放电功率为80mW/cm2,沉积时间为15秒。
[0072] 在AMI. 5G模拟太阳光测试的光伏性能如表3所示,其性能比同等条件下制备的传 统单η层非晶硅电池的光电转换效率相对高10. 2%。
[0073] 表3本实施例AMI. 5G模拟太阳光测试的光伏性能
[0074]
Figure CN104681654AD00101
[0075] 实施例4
[0076] 与实施例1不同的是,步骤(2)~(6)各衬底加热温度为240°C,步骤(2)~(7) 真空室真空度抽至3. OX KT7Torr,步骤(2)中硼烷的体积浓度([B2H6]/[B 2H6+H2])为2%, 步骤(5)~步骤(6)中磷烷的体积浓度为([PH 3]/[PH3+H2])为1%。
[0077] 实施例5
[0078] 与实施例2不同的是,步骤(2)~(6)各衬底加热温度为280°C,步骤(2)~(7) 真空室真空度抽至1.0 X KT6Torr。
[0079] 实施例6
[0080] 与实施例3不同的是,步骤(2)~(4)中反应气压为0. 8Torr,放电功率为IOOmW/ cm2,步骤(2)中沉积时间为60秒,步骤(3)中沉积时间为50秒,步骤(4)中沉积时间为25 分钟。
[0081] 实施例7
[0082] 与实施例1不同的是,步骤(7)中真空室抽至3. OXKT7Torr,采用铝的质量百分 含量为1 %的氧化锌陶瓷作为靶材,溅射时间为15分钟,溅射压力为6mTorr,Ar :02比为 16sccm :0. 2sccm ;步骤⑶中派射时间为10分钟。
[0083] 上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明,有必要在此指出的是以上具体实 施例只用于对本发明作进一步说明,不代表对本发明保护范围的限制如步骤(2)~(6)中 各气体的流量、真空室真空度、沉积时间、放电功率等都可以在本发明所要求的范围内进行 适当的选择。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范 围。

Claims (10)

1. 一种双n层结构非晶娃太阳能电池,包括玻璃基体,依次设置在玻璃基体上的透明 导电膜、P型非晶娃层、缓冲层、非晶娃本征层i层、双层n型非晶娃层、背反射层和背电极, 其特征是;所述的双层n型非晶娃层是由轻渗杂n型非晶娃层与重渗杂n型非晶娃层两层 构成的双n层结构。
2. 根据权利要求1所述的双n层结构非晶娃太阳能电池,其特征是;所述的透明导电 膜为具有绒面结构的Sn化:F薄膜;所述的P型非晶娃层为p-a-SiC:H薄膜;所述的缓冲层 为a-SiC:H薄膜;所述的非晶娃本征层i层为i-a-Si :H薄膜;所述的轻渗杂n型非晶娃层 为轻渗杂n-a-Si:H薄膜;所述的重渗杂n型非晶娃层为重渗杂n-a-Si:H薄膜;所述的背反 射层为氧化锋渗侣化0:A1薄膜;所述的背电极为银电极。
3. 根据权利要求2所述的双n层结构非晶娃太阳能电池,其特征是;所述的p-a-SiC:H 薄膜的膜厚为10~30皿;所述的a-SiC:H薄膜的膜厚为10~20皿;所述的i-a-Si:H薄膜 的膜厚为400~540皿;所述的轻渗杂n-a-Si :H薄膜的膜厚为40~60皿;所述的重渗杂 n-a-Si :H薄膜的膜厚为10~20皿;所述的氧化锋渗侣化0:A1薄膜的厚度为60~80皿; 所述的银电极的厚度为150~300皿。
4. 根据权利要求2或3所述的双n层结构非晶娃太阳能电池,其特征是;所述的 p-a-SiC: H薄膜、a-SiC: H薄膜、i-a-Si : H薄膜、轻渗杂n-a-Si : H薄膜和重渗杂n-a-Si : H 薄膜采用PECVD方式制成。
5. 根据权利要求4所述的双n层结构非晶娃太阳能电池,其特征是;所述的氧化锋渗 侣化0:A1薄膜和银电极通过磁控瓣射方式制备获得。
6. 权利要求1-5任一项所述的双n层结构非晶娃太阳能电池的制备方法,其特征是含 W下步骤: (1) 装片;在玻璃基体上设置透明导电膜即具有绒面结构的Sn〇2:F薄膜,置于PECVD系 统的真空室中; (2) 沉积P型非晶娃层p-a-SiC:H薄膜;将设有Sn化:F薄膜的玻璃基体即衬底温度加 热至240~280°C,真空室真空度抽至3. 0 X l(T7Torr~3. 0 X l(T6T〇rr,通入硅烷、甲烧、棚 烧和氨气,调节反应气压为0. 6~0. 8Torr,放电功率为70~150mW/cm2,沉积时间为20~ 60秒,制得P型非晶娃层p-a-SiC:H薄膜; (3) 沉积缓冲层a-SiC:H薄膜;将衬底温度加热至240~280°C,真空室真空度抽至 3. 0Xl(T7Torr~3. 0Xl(T6Torr,通入硅烷、甲烧和氨气,调节反应气压为0. 6~0. 8Torr, 放电功率为70~150mW/cm2,起辉光时关闭甲烧气体,沉积时间为0. 5~1分钟,制得缓冲 层a-SiC:H薄膜; (4) 沉积非晶娃本征层i层i-a-Si :H薄膜;将衬底温度加热至240~280°C,真空 室真空度抽至3. 0X l(T7T〇rr~3. 0X l(T6T〇rr,通入硅烷和氨气,调节反应气压为0. 6~ 0. 8Torr,放电功率为70~150mW/cm2,沉积时间为20~25分钟,制得非晶娃本征层i层 i-a-Si :H 薄膜; (5) 沉积轻渗杂n型非晶娃层轻渗杂n-a-Si :H薄膜;将衬底温度加热至240~280°C, 真空室真空度抽至3. OX l(T7Torr~3. OX l(T6T〇rr,通入硅烷、磯烧和氨气,其中硅烷占气 体总流量的10~15%,磯烧与硅烷的体积流量比为1~6 ;1,氨气的体积流量为硅烷和磯 烧总体积流量的2~4倍,反应气压为0. 4~0. 6Torr,放电功率为70~150mW/cm2,沉积 时间为2~3分钟,制得轻渗杂n型非晶娃层轻渗杂n-a-Si :H薄膜; (6) 沉积重渗杂n型非晶娃层重渗杂n-a-Si :H薄膜;将衬底温度加热至240~280°C, 真空室真空度抽至3. OX l(T7Torr~3. OX l(T6T〇rr,通入硅烷、磯烧和氨气,其中硅烷占气 体总流量的3~15%,磯烧与硅烷的体积流量比为4~12 ;1,氨气的体积流量为硅烷和磯 烧总体积流量的2~4倍,反应气压为0. 4~0. 6Torr,放电功率为70~150mW/cm2,沉积 时间为10~60秒,制得重渗杂n型非晶娃层重渗杂n-a-Si :H薄膜; (7) 采用磁控瓣射法制备背反射层氧化锋渗侣化0:A1薄膜:将真空室抽至 3. OXlcTTorr~3. 0Xl(T6T〇rr,采用侣的质量百分含量为1~2%的氧化锋陶瓷作为祀 材,反应气体为氧气,瓣射气体为氣气,瓣射压力为4~6mTorr,瓣射功率为200W,瓣射温度 为200°C,瓣射时间为15~20分钟,制得背反射层氧化锋渗侣化0:A1薄膜; (8) 采用磁控瓣射法制备背电极;祀材为金属银,瓣射气体为氣气,瓣射压力为4~ 6mTorr,瓣射功率为200W,瓣射时间为5~10分钟,制得银电极。
7. 根据权利要求6所述的双n层结构非晶娃太阳能电池的制备方法,其特征是;步骤 似中所述的棚烧的体积浓度(化站/巧2&+&])为2%~4%,步骤妨~步骤做中所述 的磯烧的体积浓度为([PH3]/[PH3+H2])为0. 5%~1%。
8. 根据权利要求6所述的双n层结构非晶娃太阳能电池的制备方法,其特征是;步骤 (2)中硅烷占气体总流量的3. 0~5. 0%,甲烧与硅烷的体积流量比为1. 0~1. 5:1,棚烧与 硅烷的体积流量比为0. 7~1:1,氨气的体积流量为硅烷、甲烧和棚烧总体积流量的11~ 15倍;步骤做中硅烷占气体总流量的3. 0~5. 0%,甲烧与硅烷的体积流量比为1. 0~ 1. 5:1,氨气的体积流量为与甲烧和硅烷总体积流量的11~16倍;步骤(4)中硅烷占气体 总流量的10~15%。
9. 根据权利要求6所述的双n层结构非晶娃太阳能电池的制备方法,其特征是;步骤 (7) 中氣气和氧气的体积流量比为80~90 ;1。
10. 根据权利要求6所述的双n层结构非晶娃太阳能电池的制备方法,其特征是;步骤 (8) 中氣气流量为1G~ISsccm。
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