CN1312780C - 一种薄膜太阳能电池的制备方法 - Google Patents

一种薄膜太阳能电池的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1312780C
CN1312780C CNB2003101174125A CN200310117412A CN1312780C CN 1312780 C CN1312780 C CN 1312780C CN B2003101174125 A CNB2003101174125 A CN B2003101174125A CN 200310117412 A CN200310117412 A CN 200310117412A CN 1312780 C CN1312780 C CN 1312780C
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
thin
type
film solar
cadmium sulfide
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
CNB2003101174125A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1547260A (zh
Inventor
姚若河
郑学仁
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.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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 South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CNB2003101174125A priority Critical patent/CN1312780C/zh
Publication of CN1547260A publication Critical patent/CN1547260A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1312780C publication Critical patent/CN1312780C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • 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

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种薄膜太阳能电池及其制备方法。该薄膜太阳能电池依次由衬底、底电极、p型铜铟硒层、n型硫化镉层、p型多晶硅层、n型多晶硅层和上电极叠层构成。其制备方法依下列步骤进行：(1)采用磁控溅射加真空硒化退火方法在衬底上制备p型铜铟硒层；(2)用真空蒸发方法在p型铜铟硒层上生长n型硫化镉层形成铜铟硒与硫化镉复合结构；(3)在铜铟硒与硫化镉复合结构上采用等离体化学气相沉积工艺和金属诱导固相晶化方法制备p型多晶硅层、n型多晶硅层；(4)形成铜铟硒、硫化镉和多晶硅叠层复合结构的薄膜太阳能电池。本发明对太阳光谱的吸收利用率和光电转换效率高、成本低、制备方法简单、稳定性好。

Description

一种薄膜太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种薄膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池可直接将太阳能转变成电能。大规模的太阳能发电，近期可解决无电地区特别是偏远山区的能源问题以及野外活动、野外作业等特殊场合的需求。从长远看，如果太阳能电池能大量推广应用，不但可达到绿色环保的目的，而且会逐步改变传统的能源结构，对缓解日常生活中能源紧张、改善生态环境具有重大意义。
目前技术上成熟、市场上占主导地位的太阳能电池是硅基太阳能电池，其中晶体硅太阳能电池由于其昂贵的生产成本和复杂的制备工艺是大力推广的主要故障；非晶硅薄膜太阳能电池虽然在成本和工艺上比前者有优势，但由于材料固有的亚稳态和多缺陷的特性造成电池的稳定性较低，大面积光电转换效率难以进一步提高。
发明内容
本发明的目的是克服硅基太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池的缺点，提供一种成本低、制备方法简单、稳定性好、对太阳光谱的吸收利用率和光电转换效率高的薄膜太阳能电池及其制备方法。
本发明的薄膜太阳能电池依次由衬底、底电极、p型铜铟硒层、n型硫化镉层、p型多晶硅层、n型多晶硅层和上电极叠层构成。
上述铜铟硒层可缩写成CIS层，硫化镉层可缩写成CdS层。
本发明薄膜太阳能电池的制备方法依下列步骤进行：
(1)采用磁控溅射加真空硒化退火方法在衬底上制备p型铜铟硒(CIS)层；
(2)用真空蒸发方法在p型铜铟硒(CIS)层上生长n型硫化镉(CdS)层形成铜铟硒与硫化镉(CIS/CdS)复合结构；
(3)在铜铟硒与硫化镉(CIS/CdS)复合结构上采用等离体化学气相沉积(PCVD)工艺和金属诱导固相晶化方法制备p型多晶硅层、n型多晶硅层；
(4)形成铜铟硒、硫化镉和多晶硅叠层复合结构的薄膜太阳能电池。
为了解决好硫化镉(CdS)层与多晶硅层的结合问题，在上述步骤(2)与(3)之间，在硫化镉(CdS)层上先用真空热蒸发法镀上一层纳米厚的铝，这样一方面解决了硫化镉(CdS)层与多晶硅层的边界面结合问题，同时铝层又作为多晶硅金属诱导固相晶化的诱导金属。
多晶硅薄膜是由许多大小不等、具有不同晶面取向的小晶粒所构成。高质量的半导体多晶硅薄膜的许多性能参数是集晶体硅材料和非晶硅氢合金薄膜材料的优点于一体。其在长波段具有高光敏性、对可见光能有效吸收，又具有与晶体硅一样的光照稳定性，被认为是一种高效、低耗的理想的太阳能电池材料。另一方面，大晶粒的多晶硅薄膜具有与晶体硅相比拟的高迁移率。理论计算表明，a-Si/Poly-Si叠层太阳电池效率可达28％。目前，Kaneka公司设计的STAR结构多晶硅太阳电池，效率已达10.7％，且没有非晶硅所固有的光致衰减现象。而另一种SOI结构的多晶硅太阳电池获得了高达14.22％的效率。H.Morikawa更是在实验室制造了效率高达16％的多晶硅太阳电池样品。
另一方面铜铟硒(CIS)是一种I-III-VI族三元化合物半导体材料，它与硫化镉(CdS)构成的异质结薄膜太阳能电池是从20世纪80年代初发展起来的多晶薄膜电池，具有廉价、高效、近于单晶硅太阳电池的稳定性和较强的空间抗辐射性能，从效率来看，到2000年电池的效率达到了18.8％。
本发明与现有的太阳能电池相比，由于它结合了多晶硅电池和铜铟硒电池的优点，因此具有如下优点：
1、提高对太阳光谱的吸收利用率；
2、采用叠层结构，提高光电转换效率；
3、采用廉价衬底材料和低成本的薄膜材料，降低太阳电池的造价，便于推广应用。
附图说明
图1为本发明薄膜太阳能电池层断结构示意图。
具体实施方式
本发明的薄膜太阳能电池依次由衬底1、底电极201、p型铜铟硒(CIS)层3、n型硫化镉(CdS)层4、p型多晶硅层6、n型多晶硅层7和上电极202叠层构成。
本发明薄膜太阳能电池的制备方法依下列步骤进行：
(1)采用磁控溅射加真空硒化退火方法在衬底上制备p型铜铟硒(CIS)层；
(2)用真空蒸发方法在p型铜铟硒(CIS)层上生长n型硫化镉(CdS)层形成铜铟硒与硫化镉(CIS/CdS)复合结构；
(3)在铜铟硒与硫化镉(CIS/CdS)复合结构上采用等离体化学气相沉积(PCVD)工艺和金属诱导固相晶化方法制备p型多晶硅层、n型多晶硅层；
(4)形成多晶硅与铜铟硒叠层复合结构的薄膜太阳能电池。
为了解决好硫化镉(CdS)层与多晶硅层的结合问题，在上述步骤(2)与(3)之间，在硫化镉(CdS)层上先用真空热蒸发法镀上一层纳米厚的铝5，这样一方面解决了硫化镉(CdS)层与多晶硅层的边界面结合问题，同时铝层又作为多晶硅金属诱导固相晶化的诱导金属。

Claims (2)

1.一种薄膜太阳能电池的制备方法，其特征是依下列步骤进行：
(1)采用磁控溅射加真空硒化退火方法在衬底上制备p型铜铟硒层；
(2)用真空蒸发方法在p型铜铟硒层上生长n型硫化镉层形成铜铟硒与硫化镉复合结构；
(3)在铜铟硒与硫化镉复合结构上采用等离体化学气相沉积工艺和金属诱导固相晶化方法制备p型多晶硅层、n型多晶硅层；
(4)形成铜铟硒、硫化镉和多晶硅叠层复合结构的薄膜太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征是在步骤(2)与(3)之间，在硫化镉层上先用真空热蒸发法镀上一层纳米厚的铝。
CNB2003101174125A 2003-12-17 2003-12-17 一种薄膜太阳能电池的制备方法 Expired - Fee Related CN1312780C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2003101174125A CN1312780C (zh) 2003-12-17 2003-12-17 一种薄膜太阳能电池的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2003101174125A CN1312780C (zh) 2003-12-17 2003-12-17 一种薄膜太阳能电池的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1547260A CN1547260A (zh) 2004-11-17
CN1312780C true CN1312780C (zh) 2007-04-25

Family

ID=34337798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2003101174125A Expired - Fee Related CN1312780C (zh) 2003-12-17 2003-12-17 一种薄膜太阳能电池的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1312780C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101882653A (zh) * 2010-06-29 2010-11-10 上海大学 基于纳米CdS薄膜的太阳能电池制备方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1320146C (zh) * 2005-01-12 2007-06-06 哈尔滨工业大学 Ib－iiia－via2黄铜矿类固溶体化合物
CN100449793C (zh) * 2006-05-26 2009-01-07 华东师范大学 一种铜铟硒CuInSe2太阳能电池及其制备方法
US8057850B2 (en) 2006-11-09 2011-11-15 Alliance For Sustainable Energy, Llc Formation of copper-indium-selenide and/or copper-indium-gallium-selenide films from indium selenide and copper selenide precursors
KR20120131536A (ko) * 2011-05-25 2012-12-05 한국에너지기술연구원 고밀도를 갖는 ｃｉｓ계 박막 제조방법
CN102751373B (zh) * 2012-05-25 2018-01-12 陕西师范大学 碲化镉‑硅基薄膜复合太阳能电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121541A (en) * 1997-07-28 2000-09-19 Bp Solarex Monolithic multi-junction solar cells with amorphous silicon and CIS and their alloys
CN1367536A (zh) * 2002-03-08 2002-09-04 清华大学 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法
JP2002261305A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 薄膜多結晶シリコン太陽電池及びその製造方法
CN2679855Y (zh) * 2003-12-17 2005-02-16 华南理工大学 一种薄膜叠层太阳能电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121541A (en) * 1997-07-28 2000-09-19 Bp Solarex Monolithic multi-junction solar cells with amorphous silicon and CIS and their alloys
JP2002261305A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 薄膜多結晶シリコン太陽電池及びその製造方法
CN1367536A (zh) * 2002-03-08 2002-09-04 清华大学 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法
CN2679855Y (zh) * 2003-12-17 2005-02-16 华南理工大学 一种薄膜叠层太阳能电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101882653A (zh) * 2010-06-29 2010-11-10 上海大学 基于纳米CdS薄膜的太阳能电池制备方法
CN101882653B (zh) * 2010-06-29 2011-08-31 上海大学 基于纳米CdS薄膜的太阳能电池制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1547260A (zh) 2004-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Imamzai et al. A review on comparison between traditional silicon solar cells and thin-film CdTe solar cells
CN101609860A (zh) CdTe薄膜太阳能电池制备方法
CN101840942A (zh) 一种薄膜太阳电池及其制造方法
CN101127371A (zh) 一种纳米结构薄膜太阳能电池及其制备方法
CN101866963A (zh) 高转化率硅基多结多叠层pin薄膜太阳能电池及其制造方法
CN102044577B (zh) 一种柔性薄膜太阳电池及其制造方法
CN103137765A (zh) 一种铝诱导晶化多晶硅薄膜太阳能电池及制备方法
CN102437237A (zh) 黄铜矿型薄膜太阳能电池及其制造方法
CN1710723A (zh) 硅薄膜太阳电池集成组件及其制备技术
CN1312780C (zh) 一种薄膜太阳能电池的制备方法
CN102983215A (zh) 具有硅纳米线结构的硅薄膜太阳能电池的制备方法
CN101431128B (zh) 一种非晶硅叠层太阳能电池制备方法
CN100449793C (zh) 一种铜铟硒CuInSe2太阳能电池及其制备方法
CN101393942B (zh) 多晶硅-碳化硅叠层薄膜太阳能电池
CN103296124A (zh) 柔性cigs薄膜太阳电池
CN102142484A (zh) 多晶硅/铜铟镓硒叠层电池工艺
CN102031565B (zh) 一种硫钒铜矿结构的多晶体材料及其应用
CN201667340U (zh) 一种叠层太阳能电池
CN101447517B (zh) 一种薄膜型太阳能集电管装置
CN102418080A (zh) 一种玻璃衬底绒面结构ZnO薄膜的制备方法及其应用
CN101814554A (zh) 一种薄膜太阳能电池的结构设计方法
CN102433545A (zh) 一种交替生长技术制备绒面结构ZnO薄膜及其应用
CN2679855Y (zh) 一种薄膜叠层太阳能电池
CN103000738A (zh) 一种机械叠层碲化镉/多晶硅太阳能电池
CN102544184B (zh) 一种横向结构的pin太阳能电池及其制备方法

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
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jieyang Zocen Group Co., Ltd.

Assignor: South China University of Technology

Contract record no.: 2010440000857

Denomination of invention: Method for preparing thin-film solar cell

Granted publication date: 20070425

License type: Exclusive License

Open date: 20041117

Record date: 20100625

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070425

Termination date: 20111217