專利名稱：硅薄膜三疊層太陽電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽電池技術領域；特別涉及一種硅薄膜三疊層太陽電池。
背景技術：
硅薄膜太陽電池有原材料消耗少，易于大面積連續化生產，制備過程污染小等優點；但是存在電池制備依賴國外昂貴設備、電池效率較低的問題。傳統的a-Si :Η/μ c-Si H疊層電池可以獲得較高的效率，但是中間需加入TCO增反層，工藝復雜，且微晶硅沉積對設備要求高；傳統的a-Si H/a-Si :H及a_Si H/a-SiGe :H易于在簡單的單室沉積設備中實現，而其效率提升空間較小；傳統的a-Si H/a-SiGe :H/a_SiGe :H也易于在簡單的單室沉積設備中實現，且可實現較高的效率，但是制備過程需用較多的高成本GeH4氣體。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種轉換效率高、制作成本 低的娃薄膜三疊層太陽電池。實現本實用新型目的的技術方案是一種硅薄膜三疊層太陽電池，包括從下往上依次層疊的基板、頂電池、中間電池、底電池和電池背電極；所述頂電池包括依次層疊的P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層；所述中間電池為非晶硅中間電池，中間電池包括依次層疊的P2窗口層、中間電池I2層和中間電池隊層；所述底電池包括依次層疊的電池窗口 P3層、底電池I3層和底電池N3層。上述技術方案所述P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層分別為a-SiC :H、a_SiC H和a-Si :Η/μ c-Si Η ;所述P2窗口層、中間電池I2層和中間電池N2層分別為μ c-SiC H/a-SiC :H、a-Si :H和nc-SiOx Η/μ c-Si H ;所述電池窗口 P3層、底電池I3層和底電池N3層分別為 μ c-Si H/a-Si :H、a-SiGe :H 和 μ c_Si :H。上述技術方案所述頂電池I1層為碳摻雜的固定帶隙結構或碳摻雜的梯度帶隙結構。上述技術方案所述頂電池I1層的帶隙調節范圍為I. 8-1. 95eV，厚度為50_100nm。上述技術方案所述中間電池I2層的帶隙寬度為I. 68-1. 72eV，厚度為200_300nm。上述技術方案所述中間電池N2層為高電導的N型nc-SiOx H ;所述N型nc_Si0x H的折射率為2. 0±5%，光學帶隙大于2. OeV0上述技術方案所述底電池為a-SiGe :H，底電池為Ge摻雜的梯度帶隙結構。上述技術方案所述底電池I3層帶隙的調節范圍為1.4-1.75eV，厚度為100_150nm。上述技術方案所述電池背電極為AZ0/A1復合膜；所述AZO的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。上述技術方案所述基板為TCO導電玻璃襯底。本實用新型具有積極的效果[0015](I)本實用新型利用三疊層結構電池，可提高轉換效率，且此結構適合于單室PECVD設備沉積，制備成本低。(2)本實用新型的頂電池采用非晶硅碳結構，其與P型非晶硅碳帶隙相近，減小了P層與I層的帶隙失配，可有效提高頂電池及相應疊層電池的轉換效率及穩定性。(3)本實用新型的頂電池采用非晶硅碳結構，非晶硅中間電池采用非晶硅結構，相對傳統的非晶硅中間電池及底電池同時使用非晶硅鍺的三疊層結構，大幅的降低了高成本GeH4的用量；同時，非晶硅碳頂電池帶隙較寬，使三疊層電池總體的帶隙提升，其非晶硅鍺底電池相對傳統非晶娃/非晶娃錯/非晶娃錯二置層的娃錯底電池帶隙有所提聞，這也一定程度上降低了 GeH4的用量。(4)本實用新型的非晶硅碳與非晶硅鍺使用梯度帶隙結構，改善了電池的性能，同時可一定程度上減少GeH4氣體的用量。(5)本實用新型的非晶硅中間電池與非晶硅鍺底電池之間的N層采用高電導的N·型nc-SiOX:H層，其在充當N層的同時，還起到了增反膜的作用，這改善了非晶硅中間電池與頂電池和底電池的電流匹配，解決了中間非晶硅電池高電流需要較高厚度的問題，使非晶硅中間電池厚度減薄，這樣，電池的成本與性能均得到改善；同時，N型nc-SiOx:H層與電池其它層在同一反應腔完成，解決了傳統的在兩電池之間單獨加入一層金屬氧化物增反膜的問題，簡化了制備方法、降低了制備成本。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的碳摻雜的固定帶隙結構的頂電池的結構示意圖；圖3為本實用新型的碳摻雜的梯度帶隙結構的頂電池的結構示意圖；圖4為本實用新型Ge摻雜的梯度帶隙結構的底電池的結構示意圖；圖中I.基板，2.頂電池，21. P1窗口層，22.頂電池I1層，23.頂電池N1層，3.中間電池，31. P2窗口層，32.中間電池I2層，33.中間電池隊層，4.底電池，41.電池窗DP3層，42.底電池I3層，43.底電池N3層，5.電池背電極。
具體實施方式
見圖1-4，本實用新型包括從下往上依次層疊的基板I、頂電池2、中間電池3、底電池4和電池背電極5。基板I為TCO導電玻璃襯底。頂電池2包括依次層疊的P1窗口層21、頂電池I1層22和頂電池N1層23 窗口層21、頂電池I1層22和頂電池N1層23分別為a-SiC :H、a-SiC :H和a_Si Η/μ c-Si :H。頂電池I1層22為碳摻雜的固定帶隙結構或碳摻雜的梯度帶隙結構；頂電池I1層22的帶隙調節范圍為I. 8-1. 95eV，厚度為50_100nm。中間電池3為非晶硅中間電池，中間電池3包括依次層疊的P2窗口層31、中間電池I2層32和中間電池N2層33 ;P2窗口層31、中間電池I2層32和中間電池N2層33分別為 μ c-SiC H/a-SiC :H、a_Si H 和 nc-SiOx H/ μ c_Si :H。中間電池 I2 層 32 的帶隙寬度為I. 68-1. 72eV，厚度為200_300nm ;中間電池N2層33為高電導的N型nc-SiOx H ;N型nc-SiOx H的折射率為2. 0±5%，光學帶隙大于2. OeV ；。底電池4包括依次層疊的電池窗口 P3層41、底電池I3層42和底電池N3層43 ;電池窗口 P3層41、底電池I3層42和底電池N3層43分別為μ c-Si :H/a_Si :H、a-SiGe :H和μ c-Si :H。底電池4為a-SiGe :H，底電池4為Ge摻雜的梯度帶隙結構。底電池I3層42帶隙的調節范圍為I. 4-1. 75eV，厚度為100_150nm。電池背電極5為AZ0/A1復合膜；AZ0的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。其中，a-Si為非晶硅薄膜；μ c-Si為微晶硅薄膜；a_Si H為氫化非晶硅薄膜；μ c-Si Η為氫化微晶硅薄膜；a_SiC H為摻碳的氫化非晶硅層；μ c_SiC H為摻碳的氫化微晶娃層；nc-SiOx :H為摻氧的氫化納晶娃(微晶娃)層；a-SiGe :H為氫化非晶娃鍺層；a-Si Η/ μ c_Si :H為兩疊層的電池,一層是氫化非晶娃電池,一層是氫化微晶娃電池；以此類推。 以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于包括從下往上依次層疊的基板(I)、頂電池(2)、中間電池(3)、底電池(4)和電池背電極(5);所述頂電池(2)包括依次層疊的P1窗口層(21)、頂電池I1層(22)和頂電池N1層(23);所述中間電池(3)為非晶硅中間電池，中間電池(3)包括依次層疊的P2窗口層(31)、中間電池12層(32)和中間電池隊層(33);所述底電池(4)包括依次層疊的電池窗口 P3層(41)、底電池I3層(42 )和底電池N3層(43 )。
2.根據權利要求I所述的硅薄膜三 疊層太陽電池，其特征在于所述P1窗口層(21)、頂電池 I1 層(22)和頂電池 N1 層(23)分別為 a-SiC:H、a-SiC:H 和 a_Si :Η/μ c_Si :H ;所述 P2窗口層(31)、中間電池I2層(32)和中間電池N2層(33)分別為μ c-SiC:H/a-SiC:H、a_Si :Η和nc-SiOx:H/y c-Si:H ;所述電池窗口 ？3層(41)、底電池I3層(42)和底電池N3層(43)分別為 μ c-Si:H/ a-Si:H、a-SiGe:H 和 μ c-Si:H0
3.根據權利要求2所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述頂電池^層^之)為碳摻雜的固定帶隙結構或碳摻雜的梯度帶隙結構。
4.根據權利要求3所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述頂電池I1層(22)的帶隙調節范圍為I. 8-1. 95eV，厚度為50_100nm。
5.根據權利要求4所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述中間電池I2層(32)的帶隙寬度為I.68-1. 72eV，厚度為200_300nm。
6.根據權利要求5所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述中間電池N2層(33)為高電導的N型nc-SiOx:H;所述N型nc_SiOx:H的折射率為2. O土5%，光學帶隙大于2.OeV0
7.根據權利要求6所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述底電池(4)為a_SiGe:H，底電池(4)為Ge摻雜的梯度帶隙結構。
8.根據權利要求7所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述底電池13層(42)帶隙的調節范圍為I. 4-1. 75eV，厚度為100_150nm。
9.根據權利要求8所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述電池背電極(5)為AZ0/A1復合膜；所述AZO的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。
10.根據權利要求9所述的硅薄膜三疊層太陽電池，其特征在于所述基板(I)為TCO導電玻璃襯底。
專利摘要本實用新型涉及一種硅薄膜三疊層太陽電池，包括從下往上依次層疊的基板、頂電池、中間電池、底電池和電池背電極；所述頂電池包括依次層疊的P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層；所述中間電池為非晶硅中間電池，中間電池包括依次層疊的P2窗口層、中間電池I2層和中間電池N2層；所述底電池包括依次層疊的電池窗口P3層、底電池I3層和底電池N3層。本實用新型利用三疊層結構電池，可提高轉換效率，且此結構適合于單室PECVD設備沉積，制備成本低。
文檔編號H01L31/076GK202797041SQ20122038893
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月7日 優先權日2012年8月7日
發明者胡居濤, 王華磊, 邱駿 申請人:江蘇武進漢能光伏有限公司