專利名稱：提高硅基薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高硅基薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法。
背景技術(shù)：
在光伏電池領(lǐng)域，硅基薄膜太陽電池因其原材料儲(chǔ)量豐富、無污染、制備工藝簡單及耗能低、便于大面積連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。微晶硅介于非晶硅與晶體硅之間，微結(jié)構(gòu)有序性也得到了提高，基本不存在光致衰退效應(yīng)，微晶硅太陽電池的穩(wěn) 定性也得到了很大的改善，因此，微晶硅被認(rèn)為是一種非常具有發(fā)展前景的光伏材料。此外，微晶硅可以與非晶硅疊加在一起，構(gòu)成非晶硅微晶硅疊層電池，可將電池光譜響應(yīng)長波限從目前非晶硅單結(jié)太陽電池的0.9 μ m擴(kuò)展到1.Ιμ ，能更充分地利用太陽光譜，提高硅薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率，有廣泛的應(yīng)用前景。但是比起非晶硅與單晶硅的均勻分布，微晶硅材料的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，它包含著晶粒、晶界、非晶組織與微空洞。由于微晶硅材料不像非晶硅那樣致密，其在制備過程中很容易吸附來自反應(yīng)源氣體或本底真空中的殘留的氧及水蒸氣等成分，使材料發(fā)生后氧化現(xiàn)象，進(jìn)而使電池的性能變差。在硅基薄膜電池中，背反射電極能使透過電池到達(dá)背電極的那部分光再反射回來，進(jìn)行二次吸收，這樣可以增加i層的光吸收從而提高電池效率。但是背反射電極的加入會(huì)增加串聯(lián)電阻值，所以要提高電池的轉(zhuǎn)換效率，就要盡量減小串聯(lián)電阻值，背電極和η層之間必須形成良好的歐姆接觸，盡量減少對載流子的阻擋作用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高硅基薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，能夠減少制造過程中氧及水蒸汽等對微晶硅電池的污染，同時(shí)改善背電極歐姆接觸，減少串聯(lián)電阻，進(jìn)一步光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的一種提高硅基薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，包括:在玻璃或其它透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜；在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面依次沉積多結(jié)微晶硅或非晶硅電池；在電池表面沉積背電極形成電池芯片；所述方法還包括對所述電池芯片進(jìn)行熱處理和層壓封裝的步驟。可選的，所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前?？蛇x的，所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之后。可選的，所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前和之后。可選的，所述熱處理步驟的溫度在60_250°C?？蛇x的，所述熱處理步驟的時(shí)間為20-1000分鐘?？蛇x的，所述熱處理步驟在真空、空氣或其它氣氛中進(jìn)行?？蛇x的，所述其它氣氛包括N2、Ar、H2。
可選的，所述多結(jié)電池包括雙結(jié)電池、三結(jié)電池和四結(jié)電池?？蛇x的，所述雙結(jié)電池為非晶硅/微晶硅電池，非晶硅鍺/微晶硅電池；所述三結(jié)電池為非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅，或非晶硅鍺/非晶硅鍺/微晶硅電池，或非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺電池；所述四結(jié)電池為非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶硅錯(cuò)，或非晶娃/非晶娃錯(cuò)/微晶娃錯(cuò)/微晶娃，或非晶娃/非晶娃錯(cuò)/微晶娃/微晶娃電池。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的方法通過執(zhí)行單結(jié)或多結(jié)微晶硅薄膜太陽電池后序的熱處理工藝，能有效的減少微晶硅的氧及水蒸汽等污染，使微晶硅薄膜的后氧化現(xiàn)象得到抑制，降低載流子的復(fù)合，進(jìn)而增加短路電流。并且能較大的改善背電極的歐姆接觸，減少串聯(lián)電阻，提升開路電壓。通過以上工藝設(shè)計(jì)，在0.7nm/s的高沉積速率和0.8m2的大尺寸的基板上制備出轉(zhuǎn)換效率11.9%以上的非晶硅/微晶硅雙結(jié)電池和非晶硅/非晶硅鍺/微硅三結(jié)電池。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記未必指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中，為清楚起見，放大了層的厚度。圖1為根據(jù)本發(fā)明方法第一實(shí)施例的流程圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明方法第二實(shí)施例的流程圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明方法第三實(shí)施例的流程圖。所述示圖是說明性的，而非限制性的，在此不能過度限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。圖1為根據(jù)本發(fā)明方法第一實(shí)施例的流程圖，圖2為根據(jù)本發(fā)明方法第二實(shí)施例的流程圖，圖3為根據(jù)本發(fā)明方法第三實(shí)施例的流程圖。如圖所示，本發(fā)明的提高硅基薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法包括在玻璃或其它透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜的步驟、在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面依次沉積多結(jié)微晶硅或非晶硅電池的步驟以及在電池表面沉積背電極形成電池芯片的步驟，此外，所述方法還包括對所述電池芯片進(jìn)行熱處理和層壓封裝的步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前進(jìn)行；在另一個(gè)實(shí)施例中，所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之后進(jìn)行；在其它實(shí)施例中，所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前和之后分別進(jìn)行。上述熱處理步驟的溫度在60_250°C，熱處理步驟的時(shí)間為20-1000分鐘。熱處理步驟在真空、空氣或其它氣氛中進(jìn)行，所述其它氣氛包括N2、Ar、H2。上述的多結(jié)電池包括雙結(jié)電池、三結(jié)電池和四結(jié)電池。其中，所述雙結(jié)電池為非晶硅/微晶硅電池，非晶硅鍺/微晶硅電池；所述三結(jié)電池為非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶娃，或非晶硅鍺/非晶硅鍺/微晶硅電池，或非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺電池；所述四結(jié)電池為非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅鍺/微晶娃，或非晶娃/非晶娃/微晶娃/微晶娃錯(cuò)，或非晶娃/非晶娃錯(cuò)/微晶娃錯(cuò)/微晶娃，或非晶娃/非晶硅鍺/微晶硅/微晶硅電池。參照實(shí)驗(yàn)1:在玻璃基板上采用化學(xué)氣相沉積法制備900nm的SnO2 = F薄膜，作為電池的前電極。在前電極上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法依次沉積IOnm的非晶硅pi層、200nm的非晶硅il層、20nm的納米硅nl層，nl層的沉積過程中采用硅烷、氫氣和磷烷作為反應(yīng)氣體，其中磷烷與硅烷的比例為1.2%，晶化率為66%;接著繼續(xù)沉積20nm的納米硅p2層，p2層的沉積過程中采用硅烷、氫氣和三甲基硼烷作為反應(yīng)氣體，三甲基硼烷與硅烷的比率為0.8%，晶化率為58%;在p2層上繼續(xù)沉積2000nm的納米硅i2層以及30nm的納米硅n2層。在n2層上濺射60nm的ZnO: Al和IOOnm的Ag復(fù)合薄膜作為電池的背電極層；制備好的電池芯片進(jìn)行層壓封裝，制備的雙結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率為9.2%。實(shí)施例1:將按照參照實(shí)驗(yàn)I工藝制備的雙結(jié)電池芯片放入150°C烘箱中，在空氣氣氛下經(jīng)過50分鐘的后序熱處理工藝，然后再經(jīng)過層壓封裝。電池的轉(zhuǎn)換效率為10.2%實(shí)施例2:將按照參照實(shí)驗(yàn)I工藝制備的雙結(jié)電池芯片先經(jīng)過層壓封裝，再放Λ 175°C N2氣氛保護(hù)的退火爐中，經(jīng)過320分鐘的后序熱處理工藝。電池的轉(zhuǎn)換效率為10.8%。參照實(shí)驗(yàn)2:在玻璃基板上采用化學(xué)氣相沉積法制備900nm的SnO2 = F薄膜作為電池的前電極。在前電極上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法依次沉積IOnm的非晶硅pi層、IOOnm的非晶娃il層、20nm的非晶娃nl層；接著繼續(xù)沉積20nm的非晶娃p2層；在口2層上繼續(xù)沉積200nm的非晶娃鍺i2層以及20nm的納米娃n2層，n2層的沉積過程中采用娃燒、氫氣和磷烷作為反應(yīng)氣體，其中磷烷與硅烷的比例為1.2%，晶化率為66% ;接著繼續(xù)沉積20nm的納米硅p3層，p3層的沉積過程中采用硅烷、氫氣和三甲基硼烷作為反應(yīng)氣體，三甲基硼烷與硅烷的比率為0.8%，晶化率為58% ;在p3層上繼續(xù)沉積2000nm的納米硅i3層以及40nm的納米娃n3層。在n3層上派射60nm的ZnO: Al和IOOnm的Ag復(fù)合薄膜作為電池的背電極層；制備好的電池進(jìn)行層壓封裝，制備的三結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率為9.8%。實(shí)施例3:將按照參照實(shí)驗(yàn)2工藝制備的三結(jié)電池芯片放入130°C烘箱中，在空氣氛下經(jīng)過350分鐘的后序熱處理工藝，然后再經(jīng)過層壓封裝。電池的轉(zhuǎn)換效率為10.7%。實(shí)施例4:將按照參照實(shí)驗(yàn)2工藝制備的三結(jié)電池芯片先在250°C真空退火爐中，經(jīng)過600分鐘的后序熱處理工藝，冷卻后再經(jīng)過層壓封裝，然后再在180°C真空退火爐中，經(jīng)過210分鐘的后序熱處理工藝。電池的轉(zhuǎn)換效率為11.9%。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高硅基薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，包括: 在玻璃或其它透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜； 在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面依次沉積多結(jié)微晶硅或非晶硅電池； 在電池表面沉積背電極形成電池芯片； 所述方法還包括對所述電池芯片進(jìn)行熱處理和層壓封裝的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之后。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前和之后。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述熱處理步驟的溫度在60-250°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述熱處理步驟的時(shí)間為20-1000分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述熱處理步驟在真空、空氣或其它氣氛中進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述其它氣氛包括N2、Ar、H2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述多結(jié)電池包括雙結(jié)電池、三結(jié)電池和四結(jié)電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:所述雙結(jié)電池為非晶硅/微晶硅電池，非晶娃錯(cuò)/微晶娃電池； 所述三結(jié)電池為非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅，或非晶硅/微晶硅/微晶硅，或非晶硅/非晶硅/微晶娃，或非晶硅鍺/非晶硅鍺/微晶硅電池，或非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺電池； 所述四結(jié)電池為非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶硅，或非晶硅/非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺，或非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅/微晶硅電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高硅基薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，包括在玻璃或其它透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜；在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面依次沉積多結(jié)微晶硅或非晶硅電池；在電池表面沉積背電極形成電池芯片；所述方法還包括對所述電池芯片進(jìn)行熱處理和層壓封裝的步驟。本發(fā)明的方法能夠減少制造過程中氧及水蒸汽等對微晶硅電池的污染，同時(shí)改善背電極歐姆接觸，減少串聯(lián)電阻，進(jìn)一步光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/18GK103078012SQ20131004224
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者曲銘浩, 胡安紅, 汝小寧, 張津燕, 徐希翔 申請人:福建鉑陽精工設(shè)備有限公司