CN202797041U - 硅薄膜三叠层太阳电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种硅薄膜三叠层太阳电池，包括从下往上依次层叠的基板、顶电池、中间电池、底电池和电池背电极；所述顶电池包括依次层叠的P1窗口层、顶电池I1层和顶电池N1层；所述中间电池为非晶硅中间电池，中间电池包括依次层叠的P2窗口层、中间电池I2层和中间电池N2层；所述底电池包括依次层叠的电池窗口P3层、底电池I3层和底电池N3层。本实用新型利用三叠层结构电池，可提高转换效率，且此结构适合于单室PECVD设备沉积，制备成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳电池技术领域；特别涉及一种硅薄膜三叠层太阳电池。
背景技术
硅薄膜太阳电池有原材料消耗少，易于大面积连续化生产，制备过程污染小等优点；但是存在电池制备依赖国外昂贵设备、电池效率较低的问题。传统的a-Si：H/μc-Si：H叠层电池可以获得较高的效率，但是中间需加入TCO增反层，工艺复杂，且微晶硅沉积对设备要求高；传统的a-Si：H/a-Si：H及a-Si：H/a-SiGe：H易于在简单的单室沉积设备中实现，而其效率提升空间较小；传统的a-Si：H/a-SiGe：H/a-SiGe：H也易于在简单的单室沉积设备中实现，且可实现较高的效率，但是制备过程需用较多的高成本GeH4气体。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种转换效率高、制作成本低的硅薄膜三叠层太阳电池。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种硅薄膜三叠层太阳电池，包括从下往上依次层叠的基板、顶电池、中间电池、底电池和电池背电极；所述顶电池包括依次层叠的P1窗口层、顶电池I1层和顶电池N1层；所述中间电池为非晶硅中间电池，中间电池包括依次层叠的P2窗口层、中间电池I2层和中间电池N2层；所述底电池包括依次层叠的电池窗口P3层、底电池I3层和底电池N3层。
上述技术方案所述P1窗口层、顶电池I1层和顶电池N1层分别为a-SiC：H、a-SiC：H和a-Si：H/μc-Si：H；所述P2窗口层、中间电池I2层和中间电池N2层分别为μc-SiC：H/a-SiC：H、a-Si：H和nc-SiOx：H/μc-Si：H；所述电池窗口P3层、底电池I3层和底电池N3层分别为μc-Si：H/a-Si：H、a-SiGe：H和μc-Si：H。
上述技术方案所述顶电池I1层为碳掺杂的固定带隙结构或碳掺杂的梯度带隙结构。
上述技术方案所述顶电池I1层的带隙调节范围为1.8-1.95eV，厚度为50-100nm。
上述技术方案所述中间电池I2层的带隙宽度为1.68-1.72eV，厚度为200-300nm。
上述技术方案所述中间电池N2层为高电导的N型nc-SiOx：H；所述N型nc-SiOx：H的折射率为2.0±5％，光学带隙大于2.0eV。
上述技术方案所述底电池为a-SiGe：H，底电池为Ge掺杂的梯度带隙结构。
上述技术方案所述底电池I3层带隙的调节范围为1.4-1.75eV，厚度为100-150nm。
上述技术方案所述电池背电极为AZO/Al复合膜；所述AZO的厚度为80nm，Al膜的厚度为200nm。
上述技术方案所述基板为TCO导电玻璃衬底。
本实用新型具有积极的效果：
(1)本实用新型利用三叠层结构电池，可提高转换效率，且此结构适合于单室PECVD设备沉积，制备成本低。
(2)本实用新型的顶电池采用非晶硅碳结构，其与P型非晶硅碳带隙相近，减小了P层与I层的带隙失配，可有效提高顶电池及相应叠层电池的转换效率及稳定性。
(3)本实用新型的顶电池采用非晶硅碳结构，非晶硅中间电池采用非晶硅结构，相对传统的非晶硅中间电池及底电池同时使用非晶硅锗的三叠层结构，大幅的降低了高成本GeH4的用量；同时，非晶硅碳顶电池带隙较宽，使三叠层电池总体的带隙提升，其非晶硅锗底电池相对传统非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗三叠层的硅锗底电池带隙有所提高，这也一定程度上降低了GeH4的用量。
(4)本实用新型的非晶硅碳与非晶硅锗使用梯度带隙结构，改善了电池的性能，同时可一定程度上减少GeH4气体的用量。
(5)本实用新型的非晶硅中间电池与非晶硅锗底电池之间的N层采用高电导的N型nc-SiOx:H层，其在充当N层的同时，还起到了增反膜的作用，这改善了非晶硅中间电池与顶电池和底电池的电流匹配，解决了中间非晶硅电池高电流需要较高厚度的问题，使非晶硅中间电池厚度减薄，这样，电池的成本与性能均得到改善；同时，N型nc-SiOx:H层与电池其它层在同一反应腔完成，解决了传统的在两电池之间单独加入一层金属氧化物增反膜的问题，简化了制备方法、降低了制备成本。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的碳掺杂的固定带隙结构的顶电池的结构示意图；
图3为本实用新型的碳掺杂的梯度带隙结构的顶电池的结构示意图；
图4为本实用新型Ge掺杂的梯度带隙结构的底电池的结构示意图；
图中1.基板，2.顶电池，21.P1窗口层，22.顶电池I1层，23.顶电池N1层，3.中间电池，31.P2窗口层，32.中间电池I2层，33.中间电池N2层，4.底电池，41.电池窗口P3层，42.底电池I3层，43.底电池N3层，5.电池背电极。
具体实施方式
见图1-4，本实用新型包括从下往上依次层叠的基板1、顶电池2、中间电池3、底电池4和电池背电极5。基板1为TCO导电玻璃衬底。
顶电池2包括依次层叠的P1窗口层21、顶电池I1层22和顶电池N1层23；P1窗口层21、顶电池I1层22和顶电池N1层23分别为a-SiC：H、a-SiC：H和a-Si：H/μc-Si：H。顶电池I1层22为碳掺杂的固定带隙结构或碳掺杂的梯度带隙结构；顶电池I1层22的带隙调节范围为1.8-1.95eV，厚度为50-100nm。
中间电池3为非晶硅中间电池，中间电池3包括依次层叠的P2窗口层31、中间电池I2层32和中间电池N2层33；P2窗口层31、中间电池I2层32和中间电池N2层33分别为μc-SiC：H/a-SiC：H、a-Si：H和nc-SiOx：H/μc-Si：H。中间电池I2层32的带隙宽度为1.68-1.72eV，厚度为200-300nm；中间电池N2层33为高电导的N型nc-SiOx：H；N型nc-SiOx：H的折射率为2.0±5％，光学带隙大于2.0eV；。
底电池4包括依次层叠的电池窗口P3层41、底电池I3层42和底电池N3层43；电池窗口P3层41、底电池I3层42和底电池N3层43分别为μc-Si：H/a-Si：H、a-SiGe：H和μc-Si：H。底电池4为a-SiGe：H，底电池4为Ge掺杂的梯度带隙结构。底电池I3层42带隙的调节范围为1.4-1.75eV，厚度为100-150nm。
电池背电极5为AZO/Al复合膜；AZO的厚度为80nm，Al膜的厚度为200nm。
其中，a-Si为非晶硅薄膜；μc-Si为微晶硅薄膜；a-Si：H为氢化非晶硅薄膜；μc-Si：H为氢化微晶硅薄膜；a-SiC：H为掺碳的氢化非晶硅层；μc-SiC：H为掺碳的氢化微晶硅层；nc-SiOx：H为掺氧的氢化纳晶硅(微晶硅)层；a-SiGe：H为氢化非晶硅锗层；a-Si：H/μc-Si：H为两叠层的电池，一层是氢化非晶硅电池，一层是氢化微晶硅电池；以此类推。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：包括从下往上依次层叠的基板（1）、顶电池（2）、中间电池（3）、底电池（4）和电池背电极（5）；所述顶电池（2）包括依次层叠的P1窗口层（21）、顶电池I1层（22）和顶电池N1层（23）；所述中间电池（3）为非晶硅中间电池，中间电池（3）包括依次层叠的P2窗口层（31）、中间电池I2层（32）和中间电池N2层（33）；所述底电池（4）包括依次层叠的电池窗口P3层（41）、底电池I3层（42）和底电池N3层（43）。
2.根据权利要求1所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述P1窗口层（21）、顶电池I1层（22）和顶电池N1层（23）分别为a-SiC:H、a-SiC:H和a-Si:H/μc-Si:H；所述P2窗口层（31）、中间电池I2层（32）和中间电池N2层（33）分别为μc-SiC:H/a-SiC:H、a-Si:H和nc-SiOx:H/μc-Si:H；所述电池窗口P3层（41）、底电池I3层（42）和底电池N3层（43）分别为μc-Si:H/ a-Si:H、a-SiGe:H和μc-Si:H。
3.根据权利要求2所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述顶电池I1层（22）为碳掺杂的固定带隙结构或碳掺杂的梯度带隙结构。
4.根据权利要求3所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述顶电池I1层（22）的带隙调节范围为1.8-1.95eV，厚度为50-100nm。
5.根据权利要求4所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述中间电池I2层（32）的带隙宽度为1.68-1.72eV，厚度为200-300nm。
6.根据权利要求5所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述中间电池N2层（33）为高电导的N型nc-SiOx:H；所述N型nc-SiOx:H的折射率为2.0±5%，光学带隙大于2.0eV。
7.根据权利要求6所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述底电池（4）为a-SiGe:H，底电池（4）为Ge掺杂的梯度带隙结构。
8.根据权利要求7所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述底电池I3层（42）带隙的调节范围为1.4-1.75eV，厚度为100-150nm。
9.根据权利要求8所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述电池背电极（5）为AZO/Al复合膜；所述AZO的厚度为80nm，Al膜的厚度为200nm。
10.根据权利要求9所述的硅薄膜三叠层太阳电池，其特征在于：所述基板（1）为TCO导电玻璃衬底。
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| CN103594536A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-19 | 湖南共创光伏科技有限公司 | 多结多叠层硅基薄膜太阳能电池及其制造工艺 |
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- 2012-08-07 CN CN2012203889362U patent/CN202797041U/zh not_active Expired - Lifetime
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