一種多結多疊層的薄膜太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種改善薄膜太陽能電池微晶硅缺陷的結構設計。 技術背景
[0002] 自1975年Spear和Lecomber用輝光放電發制備出性能優良的非晶娃薄膜，1976 年RCA實驗室的Carlson D. E和Wronski C. R利用氫化非晶硅制作出第一個非晶硅太陽能 電池后，薄膜太陽能電池誕生。20世紀80年代非晶硅太陽能電池的轉換效率和穩定性獲 得了重要圖片，面積〇.5m 2,轉換效率5%-下的非晶硅太陽能電池組件是當時市場主流，20 世紀90年代地轉換效率的穩定性差的問題得到進一步解決，疊層非晶硅太陽能電池得到 了發展，逐漸成為太陽能電池市場上的新主流。然而非晶硅薄膜太陽能電池存在著很大的 缺點，一方面，電池的轉換效率比較低，商業化生產的產品通常只有6% ;另一方面，非晶硅 薄膜太陽能電池性能不夠穩定，存在比較嚴重的光之衰減效應，這些缺點制約了非晶硅薄 膜太陽能電池的推廣和普及。
[0003] 微晶娃薄膜自從1968年被Veprek和Maracek采用氫等離子化學氣相沉積在 600°C首次制備以來，人們開始對其潛在的優良性能有了初步認識，直到1979年，日本的 Usui和Kikuchi通過加入氫氣的方法采用等離子體增強化學氣相沉積技術，制備出摻雜 微晶硅，人們才逐漸對微晶硅材料及其在太陽能電池中的應用進行研宄。1994年，瑞士 Neuch自tel M. J. Williams和M. Faraji團隊首次提出以微晶娃為底電池，非晶娃為頂電池 的疊層電池的概念，這種電池結合了非晶硅優良特性和微晶硅的長波響應及穩定性好的優 點。目前，非晶硅/微晶硅疊層太陽能電池是公認的最重要的薄膜太陽能技術，是最具產業 化價值的薄膜電池的發展方向。2005年日本三菱重工和鐘淵化學公司的非晶硅/微晶硅疊 層電池組件樣品效率分別達到11. 1% (40cmX 50cm)和13. 5% (91cmX 45cm)。日本夏普公 司2007年9月實現非晶硅/微晶硅疊層太陽能電池產業化生產（25MW，效率8%-8. 5% )， 歐洲Oerlikon(歐瑞康）公司2009年9月宣布其非晶/微晶疊層太陽能電池實驗室最高 轉換效率達11. 9%、在2010年6于橫濱開幕的太陽能電池展會"PVJapan 2010"上，美國應 用材料（AMT)宣布0.1 mXO. Im模塊的轉換效率達到了 10. 1%，1. 3mXl. Im模塊的轉換效 率達到了 9. 9%。
[0004]目前，為適應產業化發展，微晶硅沉積的技術難點在于實現微晶硅高速沉積的同 時保證微晶硅薄膜的高質量，因為微晶硅的晶粒尺寸，晶粒生長及生長的基底材料都對微 晶硅薄膜的性能有強烈的影響，從而影響整個電池性能表現。充斥于微晶硅中的裂縫和孔 洞增加了載流子的復合，并且導致漏電流，嚴重降低了 Voc和FF值。2008年，Python團隊 指出只有當微晶硅襯底材料呈V字型時會產生所謂的"裂痕"，因此他們提出將襯底材料制 備成趨于平緩的U字型時，"裂痕"逐漸消失，但是這種方法對孵化層或p層要求較高，在商 業化產品中更加難以控制微晶硅本征層沉積襯底的表面形貌。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型要解決的技術問題是，針對微晶硅晶粒生長逐漸變大擠壓而產生裂痕 縫隙和缺口等表面缺陷，提出一種彌補微晶硅生長缺陷的多結多疊層硅基薄膜太陽能電 池，該電池可以彌補微晶硅生長缺陷，能有效覆蓋晶粒生長相互擠壓形成的裂痕縫隙和表 面缺陷，使本征微晶硅表面變平滑，防止后續膜層沉積的晶粒尺寸進一步增大，這樣可以減 小反向漏電流，增加開路電壓和填充因子；另一方面，使用η型摻雜的非晶層比非摻雜的本 征非晶層電導率高，并且禁帶寬度相對本征非晶硅較低，因此界面電阻相對較小。
[0006] 為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：
[0007] -種多結多疊層薄膜太陽能電池，包括至少一個微晶PIN結，按照沉積膜層的順 序，在所述微晶PIN結的p型微晶層后沉積有p型非晶層，并且在所述微晶PIN結的微晶本 征層后沉積有η型非晶層。
[0008] 所述微晶PIN結優選包括微晶硅PIN結，微晶碳化硅PIN結和微晶硅鍺PIN結。 [0009] 所述p型非晶層可以是摻雜硼元素的非晶層。
[0010] 所訴η型非晶層可以是指摻雜磷元素的非晶層。
[0011] 所述P型非晶層和所述η型非晶層的厚度均優選為2nm~30nm〇
[0012] 所述p型非晶層禁帶寬度（Eg)優選為2~2. leV，折射率（η)優選為3. 55~3. 65， 電導率優選大于2. 00x10 6S/cm(西門子/厘米）。
[0013] 所述η型非晶層禁帶寬度（Eg)優選不得超過I. 70eV，折射率（η)優選為4. 60~ 4. 80,電導率優選大于6. 00xl(T3S/cm(西門子/厘米）。
[0014] -種彌補多結多疊層薄膜太陽能電池微晶硅缺陷的太陽能電池，按照沉積膜層的 順序，優選包括以下電池結構：
[0015] (1)基片 /TCO/p - a - Si1-xGex/i - a - Si1-xGex/n - a - Si1-xGex/ 中間反射層/p-a - Si/i - a - Si/n - a - Si/ 中間反射層 /p - uc - SihGeyp 型非晶層 /i - uc - SipxGexAi 型非晶層/n - uc - Si^xGex/中間反射層/p - uc - Si/p型非晶層/i - uc - Si/n型非晶層 /n - uc - Si/ 中間反射層 /p - a - SiC/i - a - SiC/n - a - SiC/ 中間反射層 /p - uc - SiC/p 型非晶層/i - uc - SiC/n型非晶層/n - uc - SiC/TCO/減反射膜；
[0016] (2)基片 /TCO/p - a - Si1-xGex/i - a - Si1-xGex/n - a - Si1-xGex/ 中間反射層/p-a - Si/i - a - Si/n - a - Si/ 中間反射層 /p - uc - SihGeyp 型非晶層 /i - uc - SipxGexAi 型非晶層/n - uc - Si^xGex/中間反射層/p - uc - Si/p型非晶層/i - uc - Si/n型非晶層 /n - uc - Si/ 中間反射層 /p - uc - SiC/i - uc - SiC/p 型非晶層 /i - uc - SiC/n 型非晶層 / η - uc - SiC/TCO/ 減反射膜；
[0017] (3)基片 /TCO/p - a - Si1-xGex/i - a - Si1-xGex/n - a - Si1-xGex/ 中間反射層/p-a - Si/i - a - Si/n - a - Si/ 中間反射層 /p 型非晶層 /i - uc - Si1+xGex/n 型非晶層 /n - uc -Si1-xGex/中間反射層/p - uc - Si/p型非晶層/i - uc - Si/n型非晶層/n - uc - Si/TCO/減 反射膜；
[0018] (4)基片 /TCO/p - a - Si/i - a - Si/n - a - Si/ 中間反射層 /p - uc - Si1 -xGex/p 型 非晶層/i - uc - Si^xGexAi型非晶層/n - uc - SLxGex/中間反射層/p - uc - Si/p型非晶 層/i - uc - Si/n型非晶層/n - uc - Si/TCO/減反射膜；
[0019] 其中，TCO層與相鄰的中間反射層之間以及相鄰兩中間反射層之間的膜層為一 結，0 < X < 1 表示兩層之間的界面；基片是玻璃，不銹鋼或高分子材料。
[0020] TCO層與相鄰的中間反射層之間以及相鄰兩中間反射層之間的膜層為一結，每結 中各膜層所用半導體材料相同并因摻雜不同而組成pin結；〇 < X < 1 表示兩層之間 的界面；η -表示電子型（η型）半導體，i -表示本征半導體，p -表示空穴型（p型）半導 體；a -表示非晶體，μ c -表示微晶。
[0021] 所述ρ型非晶層和所述η型非晶層均由C、Si、Ge的一種或任意兩種材料組成，比 如可以是a - Si、a - SiGe、a - SiC等材料。
[0022] 所述p型非晶層是摻雜硼元素的非晶層、或者是摻雜硼元素和本征未摻雜的p/i 非晶復合層、或者是具有梯度濃度或結構摻雜硼元素的非晶層。
[0023] 所訴η型非晶層是指摻雜磷元素的非晶層、或者是本征未摻雜和摻雜磷元素的i/ η非晶復合層、或者是指具有梯度濃度或結構的摻雜磷元素的非晶層。
[0024] 一種彌補多結多疊層薄膜太陽能電池微晶硅缺陷的方法，按照沉積膜層的順序， 采用PECVD沉積工藝沉積多結多疊層的薄膜太陽能電池，在沉積完ρ型微晶層之后沉積一 層P型非晶層；并在沉積微晶本征層之后沉積一層η型非晶層。
[0025] 例如：所述的彌補微晶硅生長缺陷的多結多疊層硅基薄膜太陽能電池的制造方法 為采用等離子體增強化學氣相沉積法（PECVD)在ρ型微晶硅層（ρ - lie - Si)之后沉積一層 P型非晶娃層，在微晶娃本征層（i - uc - Si)和η型微晶娃層之間沉積一層η型非晶層。
[0026] 所述的η型非晶層，其在大面積基片上沉積具有好的均勻性，如在I. IX 1.3m2的 基片均分為15X13的點陣測量膜厚均勻性不得超過15% ;
[0027] 與現有技術相比，本實用新型的技術優勢在于：
[0028] 本實用新型可以在保持非晶硅/微晶硅疊層太陽電池的底電池