一種具有過渡層的硅基薄膜太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種具有過渡層結(jié)構(gòu)的硅基薄膜太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]目前硅基薄膜電池主要有三種結(jié)構(gòu):以玻璃為襯底的單結(jié)或雙結(jié)非晶硅電池，以玻璃為襯底的非晶硅和微晶硅雙結(jié)電池，以不銹鋼為襯底的非晶硅和非晶鍺硅合金三結(jié)電池。由于各種產(chǎn)品都有其獨特的優(yōu)勢，在今后一段時間里這三種電池結(jié)構(gòu)還會同步發(fā)展。硅基薄膜電池的長遠(yuǎn)發(fā)展方向是很明顯的，除了要充分利用其獨特的優(yōu)勢，主要是克服產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和銷售方面存在的問題。硅基薄膜電池要進(jìn)一步提高電池效率，利用微晶硅電池作為多結(jié)電池的底電池可以進(jìn)一步提高電池效率，降低電池的光誘導(dǎo)衰退。
[0003]目前微晶硅電池產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)難點是實現(xiàn)微晶硅的高速沉積技術(shù)和實現(xiàn)大面積微晶硅基薄膜材料的均勻性。如果微晶硅大面積高速沉積方面的技術(shù)難題可以在較短的時間里得到解決，預(yù)計在不遠(yuǎn)的將來，非晶硅和微晶硅相結(jié)合的多結(jié)電池將成為硅基薄膜電池的主要產(chǎn)品。非晶硅和微晶硅多結(jié)電池可以沉積在玻璃襯底上，也可以沉積在柔性襯底上，無論是以玻璃還是以柔性襯底沉積的硅基薄膜電池都可以采用非晶和微晶硅多結(jié)電池結(jié)構(gòu)。
[0004]目前商業(yè)性的硅基薄膜太陽能電池是非晶硅薄膜太陽能電池。由于非晶硅的能隙為1.7，它僅僅能吸收波長在400—500nm的太陽能。因其太陽能轉(zhuǎn)換效率低，大約在6%左右，該硅基薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換率有待改善。
[0005]現(xiàn)有已經(jīng)有人提到采用不同能隙的材料來擴充對太陽能的吸收光譜。但是在申請人的專利ZL200910044772.4之前，尚未有人采用一個系列，具有不同能隙的六種材料來構(gòu)成單結(jié)多層PIN結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池，并且還沒有人研發(fā)出制備這種單結(jié)多層PIN結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池的制造技術(shù)，也還沒有人研發(fā)出制備這種高轉(zhuǎn)化率硅晶及薄膜復(fù)合型單結(jié)PIN太陽能電池及其制造方法。
[0006]專利號ZL200910044772.4把單晶硅和多晶硅基單一組元的太陽能電池與硅基薄膜太陽能電池相結(jié)合，提出一種高轉(zhuǎn)化率硅晶及薄膜復(fù)合型單結(jié)PN、PIN太陽能電池及其制造方法，所述的高轉(zhuǎn)化率硅晶及薄膜復(fù)合型單結(jié)PIN太陽能電池具有更高的轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)良的穩(wěn)定性。ZL200910044772.4公開了一種高轉(zhuǎn)化率硅晶及薄膜復(fù)合型單結(jié)PIN太陽能電池，它的結(jié)構(gòu)為以下諸種之一:
[0007](I)底電極/n層/n型娃晶片/i層/i層/i層/i層/p層/TCO/減反射膜；
[0008](2)底電極/n層/n型硅晶片/i層/i層/i層/p層/TCO/減反射膜；
[0009](3)底電極/n層/n型硅晶片/i層/i層/p層/TCO/減反射膜；
[0010](4)底電極/n層/n型硅晶片/i層/p層/TCO/減反射膜；
[0011 ] (5)底電極/n層/n型硅晶片/p層/TCO/減反射膜；
[0012]其中，所述高轉(zhuǎn)化率硅晶及薄膜復(fù)合型單結(jié)PIN太陽能電池的具體結(jié)構(gòu)為:底電極/n 型梯度 yc 或 epi Sil-xGex/n 型娃晶片/1-μ-Si/1-A-Sil-xGex/1-A-Si/1- μ c-SiC/p-A-SiC/TCO/減反射膜；所述p層、i層、n層均是選自μ c-Sil-xGex、A-Sil-xGex、μ c_SiC、A_SiC、yc_S1、A-Si 半導(dǎo)體材料中的一種；0 彡 x 彡 I 表示兩層之間的界面；n-表示電子型半導(dǎo)體，1-表示本征半導(dǎo)體，P-表示空穴型半導(dǎo)體；A-表示非晶體，μ C-表示微晶；所述硅晶片為單晶硅片或多晶硅片；“梯度”是指鍺化硅通過改變X的值從I逐步梯度變化到0，而鍺化硅則從鍺層一梯度鍺化硅層一變化到硅層，O“印i”是外延生長單晶層。
【實用新型內(nèi)容】
[0013]本實用新型在專利號ZL200910044772.4的基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)可以進(jìn)一步獲得效率的提升，提供一種能應(yīng)用于大規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的具有過渡層的硅基薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)。
[0014]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0015]一種具有過渡層的硅基薄膜太陽能電池，包括η型硅晶片，在η型硅晶片的前表面或者在η型硅晶片的背表面或者在η型硅晶片的前表面和背表面同時設(shè)有過渡層；所述過渡層為一層或者多層，其中任意一層均為富硅氧化硅層。
[0016]所述富硅氧化硅層的材料包括不摻雜的本征富硅氧化硅材料、η型摻雜的富硅氧化硅材料或者η型梯度非晶或微晶富硅氧化硅材料。
[0017]所述富娃氧化娃層優(yōu)選選自1-A_S1x，1- μ C-S1x, n-A_S1x，n-yc_S1x中的任何一種，其中O < X < 2 ;或者所述富娃氧化娃層優(yōu)選選自η型梯度μ C-S1jP η型梯度A-S1x，其中O < X < 2，所述“梯度”是指:通過改變富硅氧化硅中X值從2逐步梯度變化到0，而氧化硅則從氧化硅——變化到富硅氧化硅層——再變化到硅層。
[0018]所述過渡層更優(yōu)選為兩層，分別為n-A-S1jP i_A_S1 x，靠近η型硅晶片的一層為n-A_S1x，如圖1所不。
[0019]優(yōu)選方案:所述過渡層的硅原子密度控制在2.2*1022/cm3?5.0*10 22/cm3之間；折射率(η)為1.46彡η彡3.88 ;膜層厚度(h)為0.5nm彡h彡1nm ;帶隙(Eg)控制在1.12?
9.0eV之間；相對介電常數(shù)(ε )為3.0S ε < 11.7。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)勢在于:
[0021]本實用新型基于高轉(zhuǎn)化率硅晶及薄膜復(fù)合型單結(jié)PIN太陽能電池及其制造方法[專利號:ZL200910044772.4]，采取晶硅與硅薄膜復(fù)合型單結(jié)PIN結(jié)構(gòu)，延伸性地提出一些適用于硅晶(或者稱作晶硅)及薄膜復(fù)合型單結(jié)太陽能電池的過渡層。本專利所公布過渡層具有一層或者多層組合結(jié)構(gòu)。采用這種過渡層的硅基薄膜復(fù)合型電池，可以在原來的基礎(chǔ)上將電池轉(zhuǎn)換效率提高10%以上。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的具有過渡層的硅基薄膜太陽能電池的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例對本實用新型做進(jìn)一步的說明。
[0024]一種具有過渡層的硅基薄膜太陽能電池，包括η型硅晶片，在η型硅晶片的前表面或者在η型硅晶片的背表面或者在η型硅晶片的前表面和背表面同時設(shè)有過渡層；所述過渡層為一層或者多層，其中任意一層均為富硅氧化硅層。
[0025]所述富娃氧化娃層選自1-A_S1x，1- μ C-S1x, n-A_S1x，η-μ c-S1j 的任何一種，其中O彡X彡2 ;或者所述富娃氧化娃層選自η型梯度μ C-S1jP η型梯度A-S1x，其中O < X < 2，所述“梯度”是指:通過改變富娃氧化娃中X值從2逐步梯度變化到0，而氧化硅則從氧化硅——變化到富硅氧化硅層——再變化到硅層。
[0026]實施例1所述硅基薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)可以為以下任意結(jié)構(gòu)之一:
[0027]I)底電極/n-A-Si層/n型硅晶片/過渡層/i_A_Si層/p_A_Si層/TCO/減反射膜；
[0028]