CN204857743U - 一种Si基柔性不锈钢结构太阳能电池 - Google Patents

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黄力
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Abstract

本实用新型属于太阳电池制造技术领域，特别涉及一种Si基柔性不锈钢结构太阳能电池。从上到下依次包括金属Ag电极、第一透明导电薄膜、N型纳米晶硅薄膜、本征非掺杂纳米晶硅薄膜作为中间层、P型纳米晶硅薄膜、第二透明导电薄膜、BCN绝缘层薄膜以及不锈钢柔性衬底。本实用新型在Ag背电极和Si基薄膜之间加入金刚石薄膜与BCN薄膜，进一步增加了腐蚀性能，使太阳电池寿命更长。所采用的衬底为柔性衬底的不锈钢等，此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。

Description

一种Si基柔性不锈钢结构太阳能电池
技术领域
本实用新型属于太阳电池制造技术领域，特别涉及一种加入保护层的Si基柔性衬底的薄膜太阳能电池。
背景技术
硅晶体的第一代太阳能电池由于其转化效率高在目前的工业生产和市场上处于主导地位。但是由于需要消耗大量的原材料，成为太阳能电池发展的主要障碍。为了节约原材料，进一步推进太阳能电池的发展，薄膜太阳能电池成为近些年太阳能电池的研究热点。
传统的薄膜太阳能电池结构采用刚性材料和钢化玻璃材料作为基底，这限制其使用范围。随着太阳能电池成本越来越低，该种电池越来越多的进入民用领域，例如屋顶、书包和帐篷等等，作为一种便携电源，这就要求其具有柔性的衬底。
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，技术相对成熟的薄膜太阳能电池大多都是硅基材料，其PIN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，但是普通的薄膜太阳能抗腐蚀性能较差，影响其使用寿命，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的Si基柔性不锈钢结构太阳能电池。
本实用新型是这样实现的，一种Si基柔性不锈钢结构太阳能电池，从上到下依次包括金属Ag电极、第一透明导电薄膜、N型纳米晶硅薄膜、本征非掺杂纳米晶硅薄膜作为中间层、P型纳米晶硅薄膜、第二透明导电薄膜、BCN绝缘层薄膜以及不锈钢柔性衬底。
进一步地，所述第一透明导电薄膜为ITO透明导电薄膜。
进一步地，所述第二透明导电薄膜采用GZO透明导电薄膜。
进一步地，在BCN薄膜与不锈钢柔性衬底之间具有金刚石保护薄膜。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型在Ag背电极和Si基薄膜之间加入金刚石薄膜与BCN薄膜，进一步增加了腐蚀性能，使太阳电池寿命更长。所采用的衬底为柔性衬底的不锈钢等，此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。采用了GZO透明薄膜作为透明导电电极，增加了薄膜太阳能电池的透光率同时提高了透明电极的耐腐蚀性能，使得薄膜太阳能电池的光电转换效率得到了很大的提高。采用BCN作为绝缘层，其晶格失配率相差很小，可以制备出质量均匀的Ag背电极。
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Si基柔性不锈钢结构太阳能电池，从上到下依次包括金属Ag电极1、第一透明导电薄膜2、N型纳米晶硅薄膜3、本征非掺杂纳米晶硅薄膜4作为中间层、P型纳米晶硅薄膜5、第二透明导电薄膜6、BCN绝缘层薄膜7以及不锈钢柔性衬底8。第一透明导电薄膜为ITO透明导电薄膜。第二透明导电薄膜采用GZO透明导电薄膜。在BCN薄膜与不锈钢柔性衬底之间具有金刚石保护薄膜。
制备过程为：
1)、将不锈钢柔性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PECVD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20:1，衬底温度为300℃～500℃，沉积时间为10分钟至20分钟。
2)、然后送入磁控溅射反应室沉积制备BCN绝缘层。其工艺参数条件是：氮气和甲烷作为混合气体反应源，其氮气甲烷流量比2:1，反应溅射硼靶材的纯度为99.99％，衬底温度为100℃～200℃，沉积时间为30分钟至1个小时。
3)、然后制备GZO透明导电薄膜；其工艺参数条件是：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)，向反应室中通入氩气(Ar)携带的三甲基镓(TMGa)和二乙基锌(DEZn)以及氧气(O2)，其流量比为1:5:40，沉积温度为100℃～600℃，微波功率为650W，沉积气压为0.8Pa～1.2Pa，沉积时间为10分钟～20分钟。
4)、制备P型纳米晶硅薄膜；其工艺参数条件是：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)，向反应室中通入Ar稀释的SiH4以及H2稀释的PH3，其流量分别为Ar稀释的SiH4为4～7sccm，为H2稀释的PH3为1～8sccm，氢气(H2)流量为30sccm到80sccm，沉积温度为250℃～600℃，微波功率为650W，沉积气压为0.8Pa～1.2Pa，沉积时间为30～80分钟。
5)、制备本征非掺杂纳米晶硅薄膜即本征I型纳米晶硅薄膜；其工艺参数条件是：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)，向反应室中通入Ar稀释的SiH4以及H2，其流量分别为Ar稀释的SiH4为4～7sccm，氢气(H2)流量为30sccm到80sccm，沉积温度为250℃～600℃，微波功率为650W，沉积气压为0.8Pa～1.2Pa，沉积时间为30～80分钟。
6)、制备N型纳米晶硅薄膜；其工艺参数条件是：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)，向反应室中通入Ar稀释的SiH4以及H2稀释的B2H6，其流量分别为Ar稀释的SiH4为4～7sccm，为H2稀释的B2H6为1～8sccm，氢气(H2)流量为30sccm到80sccm，沉积温度为250℃～600℃，微波功率为650W，沉积气压为0.8Pa～1.2Pa，沉积时间为30～80分钟。
7)、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。
8)、制备金属Ag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℃～400℃，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Si基柔性不锈钢结构太阳能电池，其特征在于，从上到下依次包括金属Ag电极、第一透明导电薄膜、N型纳米晶硅薄膜、本征非掺杂纳米晶硅薄膜作为中间层、P型纳米晶硅薄膜、第二透明导电薄膜、BCN绝缘层薄膜以及不锈钢柔性衬底。
2.如权利要求1所述的Si基柔性不锈钢结构太阳能电池，其特征在于，所述第一透明导电薄膜为ITO透明导电薄膜。
3.如权利要求1所述的Si基柔性不锈钢结构太阳能电池，其特征在于，所述第二透明导电薄膜采用GZO透明导电薄膜。
4.如权利要求1所述的Si基柔性不锈钢结构太阳能电池，其特征在于，在BCN薄膜与不锈钢柔性衬底之间具有金刚石保护薄膜。
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