一種Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于太陽電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種加入保護(hù)層的Si基柔性襯底的薄膜太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]硅晶體的第一代太陽能電池由于其轉(zhuǎn)化效率高在目前的工業(yè)生產(chǎn)和市場上處于主導(dǎo)地位。但是由于需要消耗大量的原材料，成為太陽能電池發(fā)展的主要障礙。為了節(jié)約原材料，進(jìn)一步推進(jìn)太陽能電池的發(fā)展，薄膜太陽能電池成為近些年太陽能電池的研究熱點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)采用剛性材料和鋼化玻璃材料作為基底，這限制其使用范圍。隨著太陽能電池成本越來越低，該種電池越來越多的進(jìn)入民用領(lǐng)域，例如屋頂、書包和帳篷等等，作為一種便攜電源，這就要求其具有柔性的襯底。
[0004]柔性襯底薄膜太陽能電池時(shí)指在柔性材料即聚酰亞胺(PI)或柔性不銹鋼的制作的薄膜太陽能電池，由于其攜帶輕便、重量輕以及不易粉碎的優(yōu)勢，且其獨(dú)特的使用特性，從而具有廣闊的市場競爭力。
[0005]目前，技術(shù)相對成熟的薄膜太陽能電池大多都是硅基材料，其PIN層一般都是非晶或者微晶硅(Si)薄膜。非晶或者微晶硅(Si)薄膜又稱無定型硅，就其微觀結(jié)構(gòu)來看，是短程有序但是長程無序的不規(guī)則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包含大量的懸掛鍵和空位等缺陷。其次由于非晶或者微晶硅(Si)薄膜帶隙寬度在1.7eV左右，但是普通的薄膜太陽能抗腐蝕性能較差，影響其使用壽命，使其太陽能電池的光致性能穩(wěn)定性較差。使薄膜太陽能電池的市場競爭力較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，而且提高了太陽能電池的光致性能的穩(wěn)定性的Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池。
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池，從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導(dǎo)電薄膜、N型納米晶硅薄膜、本征非摻雜納米晶硅薄膜作為中間層、P型納米晶硅薄膜、第二透明導(dǎo)電薄膜、BCN絕緣層薄膜以及不銹鋼柔性襯底。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一透明導(dǎo)電薄膜為ITO透明導(dǎo)電薄膜。
[0009]進(jìn)一步地，所述第二透明導(dǎo)電薄膜采用GZO透明導(dǎo)電薄膜。
[0010]進(jìn)一步地，在BCN薄膜與不銹鋼柔性襯底之間具有金剛石保護(hù)薄膜。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本實(shí)用新型在Ag背電極和Si基薄膜之間加入金剛石薄膜與BCN薄膜，進(jìn)一步增加了腐蝕性能，使太陽電池壽命更長。所采用的襯底為柔性襯底的不銹鋼等，此柔性太陽能電池最大的特點(diǎn)是重量輕、攜帶方便、不易粉碎，其重量比功率和體積比功率較其它種類的電池高幾個(gè)數(shù)量級。具有很好的柔性，可以任意卷曲、裁剪和粘貼。采用了 GZO透明薄膜作為透明導(dǎo)電電極，增加了薄膜太陽能電池的透光率同時(shí)提高了透明電極的耐腐蝕性能，使得薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到了很大的提高。采用BCN作為絕緣層，其晶格失配率相差很小，可以制備出質(zhì)量均勻的Ag背電極。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0014]參見圖1，一種Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池，從上到下依次包括金屬Ag電極1、第一透明導(dǎo)電薄膜2、N型納米晶硅薄膜3、本征非摻雜納米晶硅薄膜4作為中間層、P型納米晶硅薄膜5、第二透明導(dǎo)電薄膜6、BCN絕緣層薄膜7以及不銹鋼柔性襯底8。第一透明導(dǎo)電薄膜為ITO透明導(dǎo)電薄膜。第二透明導(dǎo)電薄膜采用GZO透明導(dǎo)電薄膜。在BCN薄膜與不銹鋼柔性襯底之間具有金剛石保護(hù)薄膜。
[0015]制備過程為:
[0016]I)、將不銹鋼柔性襯底基片先用用離子水超聲波清洗5分鐘后，用氮?dú)獯蹈伤腿隤ECVD反應(yīng)室，在8.0X 10 4Pa真空的條件下，沉積制備金剛石抗腐蝕絕緣層。其工藝參數(shù)條件是:氫氣與甲烷作為混合氣體反應(yīng)源，其氫氣與甲烷流量比20:1，襯底溫度為300°C?500 °C，沉積時(shí)間為10分鐘至20分鐘。
[0017]2)、然后送入磁控濺射反應(yīng)室沉積制備BCN絕緣層。其工藝參數(shù)條件是:氮?dú)夂图淄樽鳛榛旌蠚怏w反應(yīng)源，其氮?dú)饧淄榱髁勘?:1，反應(yīng)濺射硼靶材的純度為99.99%，襯底溫度為100°C?200°C，沉積時(shí)間為30分鐘至I個(gè)小時(shí)。
[0018]3)、然后制備GZO透明導(dǎo)電薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強(qiáng)有機(jī)物化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應(yīng)室中通入氬氣(Ar)攜帶的三甲基鎵(TMGa)和二乙基鋅(DEZn)以及氧氣(O2)，其流量比為1:5:40，沉積溫度為100°C?600°C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?1.2Pa，沉積時(shí)間為10分鐘?20分鐘。
[0019]4)、制備P型納米晶硅薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強(qiáng)有機(jī)物化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應(yīng)室中通入Ar稀釋的SiH4以及H2稀釋的PH3,其流量分別為Ar稀釋的SiH4S 4?7SCCm，為H 2稀釋的PH 3為I?8sCCm，氫氣(H 2)流量為30sccm到80sccm，沉積溫度為250 °C?600 °C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?
1.2Pa，沉積時(shí)間為30?80分鐘。
[0020]5)、制備本征非摻雜納米晶硅薄膜即本征I型納米晶硅薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強(qiáng)有機(jī)物化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應(yīng)室中通入Ar稀釋的SiH4以及H2，其流量分別為Ar稀釋的SiH4S 4?7sCCm，氫氣(H2)流量為30sCCm到80sccm，沉積溫度為250°C?600°C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?1.2Pa，沉積時(shí)間為30?80分鐘。
[0021]6)、制備N型納米晶硅薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強(qiáng)有機(jī)物化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應(yīng)室中通入Ar稀釋的SiH4以及H2稀釋的B2H6,其流量分別為Ar稀釋的SiH4S 4?7SCCm，為H 2稀釋的B 2H6為I?8sCCm，氫氣(H 2)流量為30sccm到80sccm，沉積溫度為250 °C?600 °C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?1.2Pa，沉積時(shí)間為30?80分鐘。
[0022]7)、采用磁控濺射制備ITO基透明導(dǎo)電薄膜；其工藝參數(shù)條件是:氧氣氣作為氣體反應(yīng)源，其氧氣流量為10?20SCCm，反應(yīng)濺射銦金屬靶材的純度為99.99%，襯底溫度為50°C?150°C，沉積時(shí)間為3?10分鐘。
[0023]8)、制備金屬Ag電極，采用磁控濺射制備，其工藝參數(shù)條件是:氬氣作為氣體反應(yīng)源，其氬氣流量為10?20SCCm，反應(yīng)濺射銀金屬靶材的純度為99.99%,襯底溫度為50°C?400 °C，沉積時(shí)間為3?10分鐘。
[0024]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池，其特征在于，從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導(dǎo)電薄膜、N型納米晶硅薄膜、本征非摻雜納米晶硅薄膜作為中間層、P型納米晶硅薄膜、第二透明導(dǎo)電薄膜、BCN絕緣層薄膜以及不銹鋼柔性襯底。2.如權(quán)利要求1所述的Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池，其特征在于，所述第一透明導(dǎo)電薄膜為ITO透明導(dǎo)電薄膜。3.如權(quán)利要求1所述的Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池，其特征在于，所述第二透明導(dǎo)電薄膜采用GZO透明導(dǎo)電薄膜。4.如權(quán)利要求1所述的Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池，其特征在于，在BCN薄膜與不銹鋼柔性襯底之間具有金剛石保護(hù)薄膜。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于太陽電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Si基柔性不銹鋼結(jié)構(gòu)太陽能電池。從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導(dǎo)電薄膜、N型納米晶硅薄膜、本征非摻雜納米晶硅薄膜作為中間層、P型納米晶硅薄膜、第二透明導(dǎo)電薄膜、BCN絕緣層薄膜以及不銹鋼柔性襯底。本實(shí)用新型在Ag背電極和Si基薄膜之間加入金剛石薄膜與BCN薄膜，進(jìn)一步增加了腐蝕性能，使太陽電池壽命更長。所采用的襯底為柔性襯底的不銹鋼等，此柔性太陽能電池最大的特點(diǎn)是重量輕、攜帶方便、不易粉碎，其重量比功率和體積比功率較其它種類的電池高幾個(gè)數(shù)量級。
【IPC分類】H01L31/077, H01L31/0392, H01L31/0224
【公開號】CN204857743
【申請?zhí)枴緾N201520582800
【發(fā)明人】陳志強(qiáng), 馬明一, 黃超, 黃力, 李嵩, 殷紹睿
【申請人】遼寧恒華航海電力設(shè)備工程有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月5日