專利名稱：一種高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種薄膜太陽(yáng)能電池及其制備方法，尤其是一種提高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
晶體硅電池成本居高不下，促使商家越來越關(guān)注薄膜太陽(yáng)能電池的研究和發(fā)展，而對(duì)于薄膜電池而言如何提高其光電轉(zhuǎn)化效率一直是PV行業(yè)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
迄今為止硅基太陽(yáng)能電池都是靠p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)工作的，從原理上看電池性能的高低主要取決于入射陽(yáng)光能被吸收多少，光生載流子能否有效的產(chǎn)生并收集，具體的則由材料、器件結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)的優(yōu)劣而定。
要提高薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，除了要提高薄膜質(zhì)量之外，很重要
的一個(gè)方面就是提高薄膜電池的光利用率。目前可以考慮兩種方法第一種是提
高入射進(jìn)入電池的光子數(shù)，減少電池表面的反射光子，通常是采用前電極的絨面設(shè)計(jì)理念或者采用減反射涂層，上述的方式均可以有效的減小入射光表面對(duì)光的反射作用，提高了入射光進(jìn)入電池的光通量，其中表面織構(gòu)化是通用也是最實(shí)用的措施。
第二種方法是改善器件的結(jié)構(gòu)，增加背電極對(duì)透射光的反射作用，增長(zhǎng)太陽(yáng)光在吸收層傳播的路徑長(zhǎng)度，通常的方法就是采用金屬背電極來增強(qiáng)對(duì)透射光的反射作用。
金屬背電極的反射作用在一定程度上減少了由于薄膜電池偏薄所引起光的
透射損失；但金屬電極與Si直接接觸會(huì)造成金屬原子擴(kuò)散到Si薄膜內(nèi)，造成Si薄膜的質(zhì)量下降，有時(shí)反而降低了電池的光電轉(zhuǎn)化效率，另外由于金屬電極本身材料的消光系數(shù)比較大，對(duì)長(zhǎng)波區(qū)的入射光有很強(qiáng)的吸收作用，造成藍(lán)光之外的光子得不到有效的反射，使得入射光子得不到最大效率的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種提高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池及其制備方法。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為
一種高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，包括有玻璃襯底、氧化錫摻氟透明 導(dǎo)電薄膜層、P型非晶硅薄膜層、I型非晶硅薄膜層、N型非晶硅薄膜層、金屬 背電極，其特征在于所述的N型非晶硅薄膜層、金屬背電極之間有氧化鋅摻 鋁透明導(dǎo)電薄膜層。
所述的高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所述的氧化鋅摻鋁 透明導(dǎo)電薄膜層的材料鋁含量約為1%~10%;所述的金屬背電極為金屬鋁或銀膜 層。
所述的高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所述的P型、I型、
N型非晶硅薄膜層總厚度約為100~1000nm 。
所述的高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)
電薄膜層厚度約為100 1000nrn，金屬背電極厚度約為50 500nrn。
一種高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，所述的方法包括以下步
驟
(1) 在玻璃襯底的氧化錫慘氟透明導(dǎo)電薄膜層上依次制備P型、I型、N 型非晶硅薄膜層；
(2) 將沉積有P型、I型、N型非晶硅薄膜層的導(dǎo)電玻璃，放置固定在磁 控濺射立式支架上，送入濺射反應(yīng)室系統(tǒng)；
(3) 利用真空泵組將濺射反應(yīng)室系統(tǒng)背底抽真空至<10—5 Torr，通入反應(yīng)氣 體，打開直流或中頻電源開始起輝，在N型非晶硅薄膜層上沉積氧化鋅慘鋁透 明導(dǎo)電薄膜層；
(4) 在沉積完成的氧化鋅慘鋁透明導(dǎo)電薄膜層上繼續(xù)濺射沉積一層金屬鋁 或銀膜層，完成電池的制備。
采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積法，在導(dǎo)電玻璃襯底上沉積所述的P型、I 型、N型非晶硅薄膜層。
如圖2，通過氧化鋅摻鋁(AZO) /金屬背電極(Metal)復(fù)合背反射電極以 增強(qiáng)背電極對(duì)長(zhǎng)波段光的反射作用。其中AZO/Metal復(fù)合背反射電極不但可以 使I型層的光吸收效率增強(qiáng)，從而增大短路電流，提高電池的轉(zhuǎn)化效率，而且可以進(jìn)一步減薄I型層，改善電池的穩(wěn)定性；此外，氧化鋅摻鋁可以阻擋金屬背 電極元素如Ag或Al向電池層的擴(kuò)散，改善電池界面及電池性能。
前電極絨面的設(shè)計(jì)所使用的是氧化錫摻氟(Sn02: F)透明導(dǎo)電玻璃；方 塊電阻為IOQ左右；
氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電薄膜層的材料的基質(zhì)為氧化鋅，摻鋁約為1%~10%。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為-
(1) 避免了金屬電極與Si薄膜的直接接觸，有效的阻擋了金屬電極對(duì)N型
硅薄膜的毒化作用，。
(2) 改善了金屬背電極對(duì)入射光尤其是藍(lán)光以外長(zhǎng)波區(qū)域入射光的反射作 用，增強(qiáng)了薄膜電池對(duì)太陽(yáng)光的利用率，提高了電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
(3) 由于所鍍氧化鋅慘鋁AZO薄膜比較薄，透光性好，自身不會(huì)影響入射 光的損失和載流子的傳輸。
(4) 同傳統(tǒng)工藝相比，電池短路電流增加了5%左右。電池效率比傳統(tǒng)工藝 的電池大為提高。


圖1為傳統(tǒng)薄膜電池的結(jié)構(gòu)。
圖2為本實(shí)用新型薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

一種高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，包括有玻璃襯底l、透明導(dǎo)電薄膜 層2、 P型非晶硅薄膜層3、 I型非晶硅薄膜層4、 N型非晶硅薄膜層5、金屬背 電極6，所述的N型非晶硅薄膜層5、金屬背電極6之間有氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電 薄膜層7。
所述的氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電薄膜層7的材料摻鋁約為1-5%左右；所述的金 屬背電極6為金屬鋁膜層。 .
一種高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，所述的方法包括以下步
驟
(1)在玻璃襯底1上的氧化錫摻氟透明導(dǎo)電薄膜層2上，采用等離子體增 強(qiáng)化學(xué)汽相沉積法依次制備P型、I型、N型非晶硅薄膜層3、 4、 5; P型、I 型、N型膜層總厚度約為100 1000nrn。(2) 將沉積有P型、I型、N型非晶硅薄膜層3、 4、 5的導(dǎo)電玻璃，放置 固定在磁控濺射立式支架上，送入濺射反應(yīng)室系統(tǒng)；
(3) 利用真空泵組將濺射反應(yīng)室系統(tǒng)背底抽真空至<10-5 Torr，通入反應(yīng)氣 體，打開直流或中頻電源開始起輝，在N型非晶硅薄膜層5上沉積氧化鋅摻鋁 透明導(dǎo)電薄膜層7;
(4) 在沉積完成的氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電薄膜層7上繼續(xù)濺射沉積一層金屬 鋁或銀膜層6，完成電池的制備。
氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電薄膜層7厚度約為100 1000nrn、金屬背電極6厚度厚 度約為50 500nrn。
權(quán)利要求1、一種高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，包括有玻璃襯底、氧化錫摻氟透明導(dǎo)電薄膜層、P型非晶硅薄膜層、I型非晶硅薄膜層、N型非晶硅薄膜層、金屬背電極，其特征在于所述的N型非晶硅薄膜層、金屬背電極之間有氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電薄膜層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述的金屬背電極為金屬鋁或銀膜層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述的P型、I型、N型非晶硅薄膜層總厚度約為100 1000nrn 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于 氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電薄膜層厚度約為100 1000nm，金屬背電極厚度約為 50~500nm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高光電轉(zhuǎn)化效率的薄膜太陽(yáng)能電池，包括有玻璃襯底、氧化錫摻氟透明導(dǎo)電薄膜層、P型非晶硅薄膜層、I型非晶硅薄膜層、N型非晶硅薄膜層、金屬背電極，所述的N型非晶硅薄膜層、金屬背電極之間有氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電薄膜層。在濺射Al或Ag背電極之前，采用磁控濺射的方法，沉積一層氧化鋅摻鋁(AZO)透明導(dǎo)電薄膜。這種新型的電池結(jié)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)，短路電流增大了5％左右。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK201402813SQ200920142680
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
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