专利名称：一种硅薄膜异质结太阳电池及其制作方法
技术领域：
本发明属于太阳电池技术领域，具体为一种新型的硅薄膜异质结太阳电池及其制作方法。
背景技术：
提高硅薄膜太阳电池的效率和稳定性是硅薄膜太阳电池产业化的必然途径。目前产业化的硅薄膜太阳电池只有非晶硅薄膜太阳电池。非晶硅薄膜可以大面积沉积，而且对太阳光的吸收效率高，只需要500nm厚就可以吸收能量大于非晶硅禁带宽度的大部分太阳光，同时在弱光下性能要好于晶体硅太阳电池，但非晶硅薄膜太阳电池效率较低，而且在光照下数个小时后会迅速衰减。从理论上看，多晶硅薄膜太阳电池和单晶硅薄膜太阳电池将具有更高的效率和更稳定的特性，但由于晶体硅是间接带隙半导体，需要较厚的活性层 (一般为30 μ m以上)和复杂的陷光设计才能吸收大部分的入射光，因此在目前体硅电池越做越薄的情况下，晶体硅薄膜太阳电池的优势有可能逐渐消失。目前常用的硅薄膜太阳电池的活性层，在非晶硅和微晶硅薄膜太阳电池中为 p-i-n结构，其中i层较厚，大约为300-500nm，而ρ型和η型层非常薄，只有大约15-20nm， 太阳光穿过几乎透明的P型或η型层，在i型层中被吸收后，每个光子激发出一对光生载流子，激发出的光生载流子被P型和η型层形成的内建电场分别输运到P型和η型层，最后通过外接电极输送出去。而采用i型作为太阳光吸收层的原因是因为在掺杂非晶硅中，光生少数载流子的迁移长度非常短，而在本征非晶硅中则长的多，因此P-i-n结构的非晶硅薄膜太阳电池可以收集到更多的光生载流子，从而拥有较高的效率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种硅薄膜异质结太阳电池及其制作方法，该硅薄膜异质结太阳电池具有较高的效率和较好的稳定性，同时薄膜厚度远远小于目前的晶体硅薄膜太阳电池，减少材料消耗，降低生产成本。为了达到上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的本发明所述的一种硅薄膜异质结太阳电池，包括具有导电薄膜的衬底，所述衬底的导电薄膜上设有第一晶体硅薄膜层，所述该第一晶体硅薄膜层上依次设有本征非晶体硅薄膜层、第二晶体硅薄膜层和透明导电薄膜层，所述透明导电薄膜层上设有金属电极。在本发明中，第一晶体硅薄膜层及第二晶体硅薄膜层可以为两种形式第一、所述第一晶体硅薄膜层为ρ型晶体硅薄膜层，与之对应的，所述第二晶体硅薄膜层为η型晶体硅薄膜层。第二、所述第一晶体硅薄膜层为η型晶体硅薄膜层，与之对应的，所述第二晶体硅薄膜层为P型晶体硅薄膜层。作为上述技术的进一步改进，第一晶体硅薄膜层及第二晶体硅薄膜层的厚度为 10 lOOnm。
作为上述技术的更进一步改进，所述本征非晶体硅薄膜层厚度是100 lOOOnm。本发明所述的硅薄膜异质结太阳电池的制作方法，其具体步骤是(1)将晶体硅层沉积到有导电薄膜层的衬底上，然后通过激光诱导或金属诱导或晶化方式晶化成第一晶体硅薄膜层；(2)在第一晶体硅薄膜层上通过物理或化学沉积制备本征非晶体硅薄膜层；(3)在本征非晶体硅薄膜层上通过物理或化学沉积晶体硅层，用激光诱导或金属诱导或晶化方式晶化成第二晶体硅薄膜层；(4)在第二晶体硅薄膜层形成的电池活性层上沉积一层透明导电薄膜，然后金属制备前电极，完成硅薄膜异质太阳电池的制作；(5)封装成为硅薄膜异质太阳电池组件。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)本发明所述硅薄膜太阳电池具有较高的效率，和较好稳定性，同时薄膜厚度远远小于目前的晶体硅薄膜太阳电池；(2)本发明中，η型和ρ型晶体硅薄膜层用于提供内建电场，同时相对于非晶硅薄膜η型和ρ型晶体硅薄膜的可以大大降低表面载流子复合，同时也有助于提高电池的稳定性；(3)本发明中，本征非晶硅薄膜用于吸收太阳光，相对于晶体硅薄膜，可以大大降低电池厚度，进而减少材料消耗，降低生产成本。
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明图1是本发明所述的硅薄膜异质结太阳电池结构示意图；图2是上述硅薄膜异质结太阳电池工艺流程对应的结构示意图。
具体实施例方式实施例一如图1所示，本发明一种硅薄膜异质结太阳电池，包括具有导电薄膜的衬底1，所述衬底1的导电薄膜2上设有第一晶体硅薄膜层3，所述该第一晶体硅薄膜层3上依次设有本征非晶体硅薄膜层4、第二晶体硅薄膜层5和透明导电薄膜层6，所述透明导电薄膜层 6上设有金属栅线7制成的金属电极。在本发明中，所述第一晶体硅薄膜层3为ρ型晶体硅薄膜层，与之对应的，所述第二晶体硅薄膜层5为η型晶体硅薄膜层。所述第一晶体硅薄膜层3及第二晶体硅薄膜层5 的厚度为10 lOOnm。所述本征非晶体硅薄膜层4的厚度是100 lOOOnm。以下具体说明本发明所述的硅薄膜异质结太阳电池的制作方法，其具体步骤是(1)将ρ型非晶硅层沉积到有导电薄膜层2的衬底1上，掺杂方式为原位掺杂， 然后通过激光诱导或金属诱导或其他晶化方式晶化成第一晶体硅薄膜层3，厚度为10 IOOnm0(2)在第一晶体硅薄膜层3上通过物理或化学沉积制备本征非晶体硅薄膜层4，该本征非晶体硅薄膜层4的厚度为100 IOOOnm ；
C3)在本征非晶体硅薄膜层4上通过物理或化学沉积η型非晶硅层，掺杂技术为原位掺杂，用激光诱导或金属诱导或其他晶化方式晶化成第二晶体硅薄膜层5，厚度为10 IOOnm0(4)在第二晶体硅薄膜层5形成的电池活性层上沉积一层透明导电薄膜6，然后由金属栅线7制成的金属电极，完成硅薄膜异质太阳电池的制作；(5)封装成为硅薄膜异质太阳电池组件。实施例二 本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于所述第一晶体硅薄膜层2为η型晶体硅薄膜层，与之对应的，所述第二晶体硅薄膜层5为ρ型晶体硅薄膜层。本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也包含这些改动和变型。
权利要求
1.一种硅薄膜异质结太阳电池，其特征在于包括具有导电薄膜的衬底，所述衬底的导电薄膜上设有第一晶体硅薄膜层，所述该第一晶体硅薄膜层上依次设有本征非晶体硅薄膜层、第二晶体硅薄膜层和透明导电薄膜层，所述透明导电薄膜层上设有金属电极。
2.根据权利要求1所述的硅薄膜异质结太阳电池，其特征在于所述第一晶体硅薄膜层为P型晶体硅薄膜层，与之对应的，所述第二晶体硅薄膜层为η型晶体硅薄膜层。
3.根据权利要求1所述的硅薄膜异质结太阳电池，其特征在于所述第一晶体硅薄膜层为η型晶体硅薄膜层，与之对应的，所述第二晶体硅薄膜层为ρ型晶体硅薄膜层。
4.根据权利要求1至3任一项所述的硅薄膜异质结太阳电池，其特征在于第一晶体硅薄膜层及第二晶体硅薄膜层的厚度为10 lOOnm。
5.根据权利要求1至3任一项所述的硅薄膜异质结太阳电池，其特征在于所述本征非晶体硅薄膜层厚度是100 lOOOnm。
6.根据权利要求1所述的硅薄膜异质结太阳电池的制作方法，其具体步骤是(1)将晶体硅层沉积到有导电薄膜层的衬底上，然后通过激光诱导或金属诱导或晶化方式晶化成第一晶体硅薄膜层；(2)在第一晶体硅薄膜层上通过物理或化学沉积制备本征非晶体硅薄膜层；(3)在本征非晶体硅薄膜层上通过物理或化学沉积晶体硅层，用激光诱导或金属诱导或晶化方式晶化成第二晶体硅薄膜层；(4)在第二晶体硅薄膜层形成的电池活性层上沉积一层透明导电薄膜，然后金属制备前电极，完成硅薄膜异质太阳电池的制作；(5)封装成为硅薄膜异质太阳电池组件。
全文摘要
本发明属于太阳电池技术领域，具体公开一种新型的硅薄膜异质结太阳电池及其制作方法。该硅薄膜异质结太阳电池包括具有导电薄膜的衬底，所述衬底的导电薄膜上设有第一晶体硅薄膜层，所述该第一晶体硅薄膜层上依次设有本征非晶体硅薄膜层、第二晶体硅薄膜层和透明导电薄膜层，所述透明导电薄膜层上设有金属电极。该硅薄膜异质结太阳电池具有较高的效率和较好的稳定性，同时薄膜厚度远远小于目前的晶体硅薄膜太阳电池，减少材料消耗，降低生产成本。
文档编号H01L31/0352GK102437225SQ20111039086
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者刘超, 梁齐兵, 沈辉, 艾斌 申请人:中山大学