CN204857741U - 一种金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于柔性太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池。从上至下依次包括：金属电极、第一导电薄膜、N型InXGa1-XN薄膜、I型可调带隙的量子阱InxGa1-xN本征层、P型InXGa1-XN薄膜、第二导电薄膜、金刚石绝缘层以及聚酰亚胺柔性衬底，其中InXGa1-XN中的x取值为0～1之间。本新型柔性太阳能电池最大的特点是重量轻、携带方便、不易粉碎，其重量比功率和体积比功率较其它种类的电池高几个数量级。具有很好的柔性，可以任意卷曲、裁剪和粘贴。
Description
技术领域
本实用新型属于柔性太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池。
背景技术
柔性衬底薄膜太阳能电池时指在柔性材料即聚酰亚胺(PI)或柔性不锈钢的制作的薄膜太阳能电池，由于其携带轻便、重量轻以及不易粉碎的优势，且其独特的使用特性，从而具有广阔的市场竞争力。目前已经商业化应用的薄膜太阳能电池以基于玻璃衬底的非晶硅薄膜为主，其制作方法是：使用硅烷(SiH4)，同时掺杂硼烷(B2H6)和磷烷(PH3)等气体，在廉价的玻璃衬底上低温制备而成，形成光伏PIN单结或者多结薄膜太阳能电池结构。
目前，技术相对成熟的薄膜太阳能电池大多都是硅基材料，其PIN中的I层一般都是非晶或者微晶硅(Si)薄膜。非晶或者微晶硅(Si)薄膜又称无定型硅，就其微观结构来看，是短程有序但是长程无序的不规则网状结构，包含大量的悬挂键和空位等缺陷。其次由于非晶或者微晶硅(Si)薄膜带隙宽度在1.7eV左右，对太阳能辐射光谱的长波很不敏感，使其光电转化效率较低，而且还存在明显的光致衰退效应，使其太阳能电池的光致性能稳定性较差。使薄膜太阳能电池的市场竞争力较差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种具有优异的柔软性，重量轻，携带方便的金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池。
本实用新型是这样实现的，一种金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池，从上至下依次包括：金属电极、第一导电薄膜、N型InXGa1-XN薄膜、I型可调带隙的量子阱InxGa1-xN本征层、P型InXGa1-XN薄膜、第二导电薄膜、金刚石绝缘层以及聚酰亚胺柔性衬底，其中InXGa1-XN中的x取值为0～1之间。
进一步地，聚酰亚胺柔性衬底的厚度为0.1～1mm。
进一步地，所述第一导电薄膜与第二导电薄膜均为ITO透明导电薄膜。
进一步地，所述金属电极为金属Ag电极。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本新型柔性太阳能电池最大的特点是重量轻、携带方便、不易粉碎，其重量比功率和体积比功率较其它种类的电池高几个数量级。具有很好的柔性，可以任意卷曲、裁剪和粘贴。改变了I层材料和结构，引入具有带隙可调的InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜作为I层，InxGa1-xN材料具有稳定好，耐腐蚀且具有隧穿势垒以及低的光损系数，提高了电池的转化效率。采用金刚石作为保护绝缘层，该结构的太阳能电池抗腐蚀性进一步增强了，大大延长了薄膜太阳能电池的使用寿命。该柔性电池具有优异的柔软性，重量轻，携带方便，具有潜在的市场空间。而且制备工艺简单，可实现规模生产。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的产品结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，一种金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池，从上至下依次包括：金属电极1、第一导电薄膜2、N型InXGa1-XN薄膜3、I型可调带隙的量子阱InxGa1-xN本征层4、P型InXGa1-XN薄膜5、第二导电薄膜6、金刚石绝缘层7以及聚酰亚胺柔性衬底8。聚酰亚胺柔性衬底的厚度为0.1～1mm。第一导电薄膜与第二导电薄膜均为ITO透明导电薄膜。金属电极为金属Ag电极，其中InXGa1-XN中的x取值为0～1之间。
本新型结构采用带隙可调的InXGa1-XN量子阱本征晶体薄膜作为PIN层，其带隙宽度可以调整到太阳能电池最敏感的区域，而且由于InXGa1-XN是晶体结构，所以没有明显的光致衰退效应。不但提高了太阳能电池的光电转化效率，而且提高了太阳能电池的光致性能的稳定性。增大了市场竞争力。采用金刚石作为保护绝缘层，该结构的太阳能电池抗腐蚀性进一步增强了，大大延长了薄膜太阳能电池的使用寿命。该柔性电池具有优异的柔软性，重量轻，携带方便，具有潜在的市场空间。而且制备工艺简单，可实现规模生产。
制备过程为：
1)、将柔性衬底聚酰亚胺衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0×10-4Pa真空的条件下，沉积制备金刚石抗腐蚀绝缘层。其工艺参数条件是：氢气与甲烷作为混合气体反应源，其氢气与甲烷流量比10:1，衬底温度为100℃～500℃，沉积时间为30分钟至50分钟。
2)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为10～20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
3)、继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的PIN层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量比为1:1，氮气(N2)流量为50sccm到150sccm，沉积温度为200℃～400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa～1.4Pa，沉积时间为40～60分钟。
4)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为10～20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
5)、制备金属银电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是：氩气作为气体反应源，其氩气流量为10～20sccm，反应溅射银金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池，其特征在于，从上至下依次包括：金属电极、第一导电薄膜、N型InXGa1-XN薄膜、I型可调带隙的量子阱InxGa1-xN本征层、P型InXGa1-XN薄膜、第二导电薄膜、金刚石绝缘层以及聚酰亚胺柔性衬底，其中InXGa1-XN中的x取值为0～1之间。
2.如权利要求1所述的金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池，其特征在于，聚酰亚胺柔性衬底的厚度为0.1～1mm。
3.如权利要求1所述的金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一导电薄膜与第二导电薄膜均为ITO透明导电薄膜。
4.如权利要求1所述的金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属电极为金属Ag电极。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110517804A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-29 | 西安交通大学 | 一种单晶金刚石n-i-p结核动力电池及其制备方法 |
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2015
- 2015-08-05 CN CN201520584327.8U patent/CN204857741U/zh not_active Expired - Fee Related
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