CN104733568A

CN104733568A - 一种光伏电池的制造方法

Info

Publication number: CN104733568A
Application number: CN201510139206.7A
Authority: CN
Inventors: 克新文
Original assignee: KUNMING YUYUN COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: KUNMING YUYUN COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-03-28
Filing date: 2015-03-28
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明公开了一种光伏电池的制造方法，在硅基板上形成第一透明导电层和非晶硅薄膜层，对非晶硅薄膜层进行光刻后刻蚀形成凹槽，在凹槽中沉积并充满非晶碳，对填充有非晶碳的非晶硅进行平坦化，从而分别形成非晶硅薄膜层、非晶硅材料层、非晶碳材料层和第一非晶碳薄膜层，非晶硅材料层与非晶碳材料层在水平方向上相互间隔从而形成超晶格P型半导体层，在第一非晶碳薄膜层上依次形成本征非晶硅半导体层、N型非晶硅半导体层、第二非晶碳薄膜层、第二透明导电层以及电极。本发明提出的光伏电池制造方法能够增加光能带，并扩展对太阳光谱波长范围的吸收与降低P型半导体层电阻，从而增加光伏电池的光电转换效率。

Description

一种光伏电池的制造方法

技术领域

本发明涉及光伏电池领域，具体是一种光伏电池的制造方法。

背景技术

由于世界经济的快速发展，世界各国对能源的需求口益增长，而且传统能源口渐枯竭，因此在当今世界，能源短缺己经成为世界各国必须面对的共同问题。为了解决能源危机，世界各国一直持续研发各种可行的替代能源，其中以光伏电池最受瞩目。光伏电池能够将太阳能转换为电能，具有取之不尽、用之不竭、无污染、使用寿命长等优点。

随着光伏电池的发展，如今光伏电池有多种类型，典型的有单晶光伏电池、多晶光伏电池、非晶光伏电池、化合物光伏电池、染料敏化光伏电池等。目前市场上主流的光伏电池为硅光伏电池，按材料区分包括单结晶硅、多结晶硅、非结晶硅。目前最成熟的工业生产制造技术和最大的市场占有率以单晶硅和非晶硅为主的光伏电池，因为其单晶效率最高、非晶价格最便宜，且无需封装，生产也最快。为了降低成本，现今主要以积极发展非晶硅薄膜光伏电池为主，但其效率上于实际应用中仍然过低。

近来，提出了一种在导带与价带之间引进额外的能带的中间能带结构。理论上，如果掺杂浓度高到某种程度，即掺杂原子之间的距离接近到某种程度，掺杂原子就不能再被视为是相互独立的。掺杂原子的能阶互相祸合，就会在导带与价带之间引进中间能带。中间能带的引入，可以让原本能量小于能隙的不被吸收的光子，有机会被吸收，因而增加光电流。另一方面，为了保持输出电压，一般须要采用P-i-N结构，让中间能带位于纯质区域。然而，过去并无在P层结构中制作具有超晶格的硅薄膜光伏电池。

因此，有必要提出一种具有超晶格的硅薄膜光伏电池，利用超晶格结构来提高其光波长的吸收范围，并增加光伏电池的光电转换效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏电池的制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光伏电池的制造方法，具体步骤如下：（1）在硅基板上形成第一透明导电层，在第一透明导电层上通过淀积工艺沉积非晶硅，以形成第一非晶硅薄膜层；（2）对第一非晶硅薄膜层进行光刻后刻蚀，在第一非晶硅薄膜层上刻蚀出凹槽，在凹槽中沉积非晶碳，使得非晶碳完全充满凹槽，对填充有非晶碳的非晶硅进行平坦化，使非晶硅与非晶碳的上表面平坦化，从而分别形成第一非晶硅薄膜层、非晶硅材料层、非晶碳材料层和第一非晶碳薄膜层的结构；（3）将非晶硅材料层与非晶碳材料层在水平方向上相互间隔从而形成超晶格P型半导体层；（4）在第一非晶碳薄膜层上通过电镀法依次形成本征非晶硅半导体层、N型非晶硅半导体层和第二非晶碳薄膜层；（5）对第二非晶碳薄膜层上进行光刻后刻蚀，在第二非晶硅薄膜层上刻蚀出凹槽，在凹槽中沉积第二透明导电层；（6）最后在第二透明导电层上形成电极。

作为本发明进一步的方案：所述第一透明导电层通过蒸镀法、电镀法或淀积工艺形成在硅基板上。

作为本发明进一步的方案：所述第一透明导电层和第二透明导电层的材料为铟锡氧化物、氧化锌、二氧化锡或氧化铟锌。

作为本发明进一步的方案：所述电极的材料为铟锡氧化物、氧化锌、氧化铟锌、镍、钛或铝。

作为本发明再进一步的方案：第一透明导电层的厚度为300～450nm ；非晶硅薄膜层的厚度为100～150nm；非晶硅材料层和非晶碳材料层的厚度均为80～100nm；第一非晶碳薄膜层的厚度为120～125nm；本征非晶硅半导体层的厚度为600～800nm；N型非晶硅半导体层的厚度为600～800nm；第二非晶碳薄膜层的厚度为125～135nm；第二透明导电层的厚度为350～450nm；电极的厚度为200～300nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的光伏电池制造方法能够增加光能带，并扩展对太阳光谱波长范围的吸收与降低P型半导体层电阻，从而增加光伏电池的光电转换效率。

附图说明

图1为本发明提出的光伏电池的制造方法的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种光伏电池的制造方法，具体步骤如下：

（1）在硅基板10上形成第一透明导电层1，第一透明导电层1通过电镀法形成在硅基板10上，第一透明导电层1用于取出电能与提升光电转换效率，第一透明导电层1的材料为铟锡氧化物或氧化锌，第一透明导电层1的厚度为350nm；

在第一透明导电层1上通过淀积工艺沉积非晶硅，以形成非晶硅薄膜层2，非晶硅薄膜层2的厚度为120nm。

（2）对非晶硅薄膜层2进行光刻后刻蚀，在非晶硅薄膜层2上刻蚀出凹槽，在凹槽中沉积非晶碳，使得非晶碳完全充满凹槽，对填充有非晶碳的非晶硅进行平坦化，使非晶硅与非晶碳的上表面平坦化，从而分别形成非晶硅薄膜层2、非晶硅材料层、非晶碳材料层和第一非晶碳薄膜层5；其中，非晶硅材料层和非晶碳材料层的厚度均为100nm，第一非晶碳薄膜层的厚度为120nm。

（3）将非晶硅材料层与非晶碳材料层在水平方向上相互间隔从而形成超晶格P型半导体层（3和4），非晶硅材料层与非晶碳材料层的宽度相等，厚度相同，超晶格P型半导体层（3和4）用于提高光伏电池的电特性与产生空穴。

（4）在第一非晶碳薄膜层5上通过电镀法依次形成本征非晶硅半导体层6、N型非晶硅半导体层7和第二非晶碳薄膜层8，本征非晶硅半导体层6的厚度为700nm用于提高光伏电池的电特性，N型非晶硅半导体层7的厚度为650nm用于产生电子，第二非晶碳薄膜层8的厚度为125nm用于提高光伏电池的电特性和产生电子。

（5）对第二非晶碳薄膜层8上进行光刻后刻蚀，在第二非晶硅薄膜层8上刻蚀出凹槽，在凹槽中沉积第二透明导电层9；第二透明导电层9的厚度为400nm，第二透明导电层9用于取出电能与提升光电转换效率，第二透明导电层9的材料为铟锡氧化物，第二透明导电层的厚度为400nm。

（6）最后在第二透明导电层9上形成电极11，电极11用于取出电能，电极11的材料为铟锡氧化物、氧化铟锌或铝，电极11的厚度为250nm。

本发明光伏电池的制造方法制造的光伏电池能进一步提升光电转换效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种光伏电池的制造方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）在硅基板上形成第一透明导电层，在第一透明导电层上通过淀积工艺沉积非晶硅，以形成第一非晶硅薄膜层；（2）对第一非晶硅薄膜层进行光刻后刻蚀，在第一非晶硅薄膜层上刻蚀出凹槽，在凹槽中沉积非晶碳，使得非晶碳完全充满凹槽，对填充有非晶碳的非晶硅进行平坦化，使非晶硅与非晶碳的上表面平坦化，从而分别形成第一非晶硅薄膜层、非晶硅材料层、非晶碳材料层和第一非晶碳薄膜层的结构；（3）将非晶硅材料层与非晶碳材料层在水平方向上相互间隔从而形成超晶格P型半导体层；（4）在第一非晶碳薄膜层上通过电镀法依次形成本征非晶硅半导体层、N型非晶硅半导体层和第二非晶碳薄膜层；（5）对第二非晶碳薄膜层上进行光刻后刻蚀，在第二非晶硅薄膜层上刻蚀出凹槽，在凹槽中沉积第二透明导电层；（6）最后在第二透明导电层上形成电极。

2.根据权利要求1所述的光伏电池的制造方法，其特征在于，所述第一透明导电层通过蒸镀法、电镀法或淀积工艺形成在硅基板上。

3.根据权利要求1或2所述的光伏电池的制造方法，其特征在于，所述第一透明导电层和第二透明导电层的材料为铟锡氧化物、氧化锌、二氧化锡或氧化铟锌。

4.根据权利要求1所述的光伏电池的制造方法，其特征在于，所述电极的材料为铟锡氧化物、氧化锌、氧化铟锌、镍、钛或铝。

5.根据权利要求1所述的光伏电池的制造方法，其特征在于，第一透明导电层的厚度为300～450nm ；非晶硅薄膜层的厚度为100～150nm；非晶硅材料层和非晶碳材料层的厚度均为80～100nm；第一非晶碳薄膜层的厚度为120～125nm；本征非晶硅半导体层的厚度为600～800nm；N型非晶硅半导体层的厚度为600～800nm；第二非晶碳薄膜层的厚度为125～135nm；第二透明导电层的厚度为350～450nm；电极的厚度为200～300nm。