专利名称：内联叠层非晶硅光电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内联叠层非晶硅光电池，属于光电池的技术领域。
现有的内联弱光型非晶硅光电池，其有源工作层为非晶硅单结P-I-N型结构，对阳光或荧光吸收并不充分，能量转换效率低，光电池的串联内阻较大，只能适用于弱光的条件，而且在强光条件下，光致退化效应较为严重。
现有的内联强光型非晶硅光电池，不管其有源工作层为单结或多结的叠层非晶硅二极管结构，其背电极均采用铝膜。由于制造工艺不够完善，使光电池的性能不稳定，而且外观一致性差。
本实用新型的目的是要提供一种内联叠层非晶硅光电池，它可以克服上述的缺点，其导电极采用导电浆料制成，使导电性能稳定，外观一致性良好；非晶硅层采用双结非晶硅P1-I1-N1/P2-I2-N2型叠层结构，能量转换效率高，输出电压也提高，可以在强光条件下使用，光致退化效应小，而且光电池成本低，易于制造。
本实用新型的目的是这样实现的一种内联叠层非晶硅光电池，其特征在于在玻璃基底(1)的表面溅射沉积透明导电膜(2)，再覆盖一层双结叠层型非晶硅薄膜(3)，背电极(4)覆盖于非晶硅薄膜(3)上。透明电极(2)之间有隔离沟道A，非晶硅薄膜(3)之间有隔离沟道(C)，透明电极(2)沟道A与非晶硅层(3)的沟道(C)之间的平移距离为B。背电极(4)之间的沟道为(E)，与非晶硅薄膜层(3)沟道C相距为D，由此形成透明电极(2)，非晶硅层(3)和背电极(4)三层的三条相互错位的串联结构。背电极(4)左边的窄条形，形成电池引出的正电极，而右边一块背电极构成引出的负电极。
非晶硅薄膜层(3)是双结叠层P1-I1-N1/P2-I2-N2的结构，其中P1P2为非晶硅碳层a-SiCxH，I1层为未掺杂宽带隙非晶硅层a-SiH，N1N2为N型a-SiH，I2层为未掺杂窄带隙非晶硅锗层a-SiGexH(x＝0-0.5。
背电极(4)由导电浆料，如导电碳膏、银浆、铜浆制成。
非晶硅薄膜层(3)的沟道宽度不大于0.4mm。
图1 非晶硅光电池剖视图；图2 非晶硅光电池俯视图；图3 一节电池的剖视图；图4 透明电极示意图；图5 光电池的非晶硅层示意图；图6 背电极示意图。
兹结合附图对内联叠层型非晶硅光电池的结构详细叙述由图1、2，玻璃基底(1)是由厚度为1.1mm的超薄玻璃制成，其几何尺寸为数平方厘米面积，例如为12×30mm2，在该玻璃基底(1)的表面溅射沉积一层ITO透明导电膜的透明电极(2)，其厚度为20-60nm，使用蚀刻工艺方法，才将这层透明导电膜制成透明电极(2)，它可保证各单元电极之间电气绝缘，然后利用辉光放电法沉积PIN/PIN双结叠层型非晶硅薄膜(3)，总厚度约为0.5μm，再使用激光在非晶硅薄膜(3)上刻出直线透明沟道(图1)，宽度为0.15mm，导电浆料的背电极(4)是用丝印方法加在非晶硅薄膜(3)上，使背电极(4)覆盖于非晶硅薄膜(5)的沟道(E)上，保证单元背电极间电气绝缘，由此组成一内联叠层非晶硅光电池。最后在基片上印上保护漆、字符，引出电极就得到成品。
图1和图2是表示四节电池互相串联的结构，前一节电池的背电极(4)与后一节电池的透明电极(2)连接，其中透明电极(2)的隔离沟道A与非晶硅隔离沟道(C)之间的平移间隔为B，非晶硅(3)的隔离沟道(C)与背电极(4)的隔离沟道E之间的平移间隔为D。
由图3，每一节光电池都是透明电极(2)非晶硅(3)P1-I1-N1/P2-I2-N2双结叠层结构和背电极(4)构成，其中P1P2层是a-SiCxH，x≈0.50，厚度约为10-15nm，I1层为未掺杂宽带隙非晶硅a-SiH层，厚度为80-150nm，I2层未掺杂窄带隙非晶硅锗a-siGexH层，厚度为200-350nm；X＝0-0.50，N1和N2都是n型非晶硅a-SiH层，厚度约为20-30mm，为了实现上下P-I-N结之间的遂道连结，N1和P2层的掺杂浓度高达1％-5％。
由图4，透明电极(2)是采用ITO或二氧化锡透明导电膜制成，图4为由4个单元电池组成的非晶硅光电池透明电极(2)的图形，它由4个长方形透明导电膜组成，相邻透明电极之间由宽度为A的沟道隔开，保证可靠的电气绝缘。
由图5，非晶硅层(3)均匀覆盖在玻璃基片(1)和透明电极(2)上面，并且在与透明电极(2)的隔离沟道(A)相距为B的位置上形成宽度小于0.4mm的直线沟道(C)，也就是在同一方向形成与透明电极隔离沟道错位的直线沟道C，并且裸露出透明的导电膜(2)，图5表示由4个单元组成的非晶硅光电池非晶硅膜(3)。
由图6，背电极(4)由导电浆料制成，例如导电碳膏、银浆、铜浆等导电浆料，每个单元背电极均为长方形，其隔离沟道(E)与非晶硅沟道(C)平行，其间距为D(图1)。
图6表示由4个单元组成的非晶硅光电池的背电极(4)，它共有5个背电极块，左边第1个窄条形覆盖住透明电极(2)与非晶硅隔离沟道E，形成光电池引出的正电极，第2、3、4个背电极均为较大的长方形，同样也覆盖住透明电极(2)与非晶硅(3)的沟道E，而第5块背电极(4)形成在第5块非晶硅膜(3)上，个透明电极(2)图形上，构成光电池引出的负电极。
用这种方法制成光电池，其透明电极(2)非晶硅(3)和背电极(4)形成三条沟道A、C、E相互错位串联结构，由此组成了图1所表示的光电池。
另一个实施例，玻璃基底(1)厚度仍为1.1mm，但尺寸为25×30mm2，其余透明电极(2)非晶硅膜(3)背电极(4)均无变化，也可制成适用的光电池。
与现有技术相比，内联层非晶硅光电池具有下列优点1、非晶硅层采用P1-I1-N1/P2-I2-N2双结叠层结构，转换效率高，输出电压高，近似于单结光电池电压的2倍。
2、既适合于弱光，也适合于强光环境下使用，光致退化效应小。
3、背电极用导电浆料制作，电性能稳定，外观一致性良好。
4、制造简易，原料和设备投资费较小，使成本降低。
5、本光电池可由m个单元电池组成，m是大于1的正数。
权利要求1.一种内联叠层非晶硅光电池，其特征在于在玻璃基底(1)的表面溅射沉积透明导电膜(2)，再覆盖一层双结叠层型非晶硅薄膜(3)，背电极(4)覆盖于非晶硅薄膜(3)上，透明电极(2)之间有隔离沟道A，非晶硅薄膜(3)之间有隔离沟道(C)，透明电极(2)沟道A与非晶硅层(3)沟道(C)之间的平移距离为B，背电极(4)之间的沟道为(E)，与非晶硅薄膜层(3)沟道C相距为D，由此形成透明电极(2)，非晶硅层(3)和背电极(4)三层的三条相互错位的串联结构，背电极(4)左边的窄条形，形成电池引出的正电极，而右边一块背电极构成引出的负电极。
2.根据权利要求1所述的光电池，其特征在于非晶硅薄膜层(3)是双结叠层P1-I1-N1/P2-I2-N2的结构，其中P1P2为非晶硅碳层a-SiCxH，I1层为未掺杂宽带隙非晶硅层a-SiH，N1N2为N型a-SiH，I2层为未掺杂窄带隙非晶硅锗层a-SiGexH(x＝0-0.5)。
3.根据权利要求1所述的光电池，其特征在于背电极(4)由导电浆料，如导电碳膏、银浆、铜浆制成。
4.根据权利要求1所述的光电池，其特征在于非晶硅薄膜层(3)的沟道宽度不大于0.4mm。
专利摘要一种内联叠层非晶硅光电池,由玻璃基底、透明电极、非晶硅层和导电浆料背电极构成,如图1所示。非晶硅层具有P
文档编号H01L31/04GK2390280SQ99244708
公开日2000年8月2日 申请日期1999年9月14日 优先权日1999年9月14日
发明者廖显伯, 何承义, 邵明, 贾岭 申请人:珠海道元科技发展有限公司