多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池及其制备方法

本发明涉及硅基太阳能薄膜电池领域，具体是多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池及其制备方法。

背景技术：

1、随着全球能源结构的转变和环境保护意识的提高，可再生能源的研究和应用越来越受到重视。太阳能电池作为一种重要的可再生能源转换技术，在光伏发电、太阳能热水器等领域具有广泛的应用前景。

2、但现有的太阳能电池材料依然存在一些缺陷，只能吸收可见光来进行光电的转换，对于光能的利用率依然较低，使得发电效率低，大规模应用后的成本高。因此，研究高效、低成本、环保的太阳能电池制备技术具有重要的经济社会需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池及其制备方法，它能充分吸收可见光的同时，也能够吸收一定的紫外和近红外波段光，提高光能的利用率，能够提高发电效率，从而降低整体的使用成本。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池，包括自下而上层叠设置的预处理后的导电玻璃层、ⅰ-p型多晶硅薄膜层、ⅱ-p型多晶硅薄膜层、ⅰ-n型多晶硅薄膜层、ⅱ-n型多晶硅薄膜层、多元稀土改性ⅱ-n型多晶硅薄膜层、铜栅状电极层、钢化玻璃层，所述钢化玻璃层的反光率低、透光率高。

4、多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池的制备方法，包括以下步骤：

5、s1.对导电玻璃进行预处理，得到导电玻璃层；

6、s2.利用磁控溅射设备，选择ⅲa元素靶材和多晶硅靶材在所述步骤s1得到的导电玻璃层表面制备ⅰ-p型多晶硅薄膜层；

7、s3.利用磁控溅射设备，选择ⅲa元素靶材和多晶硅靶材在所述步骤s2得到的ⅰ-p型多晶硅薄膜层表面制备ⅱ-p型多晶硅薄膜层；

8、s4.利用磁控溅射设备，选择va元素靶材和多晶硅靶材在所述步骤s3得到的ⅱ-p型多晶硅薄膜层表面制备ⅰ-n型多晶硅薄膜层；

9、s5.利用磁控溅射设备，选择va元素靶材和多晶硅靶材在所述步骤s4得到的ⅰ-n型多晶硅薄膜层表面制备ⅱ-n型多晶硅薄膜层；

10、s6.利用磁控溅射设备，选择va元素靶材、多晶硅靶材、镧系稀土靶材在所述步骤s5得到的ⅱ-n型多晶硅薄膜层表面制备多元稀土改性的ⅱ-n型多晶硅薄膜层；

11、s7.利用磁控溅射设备，在所述步骤s6得到的多元稀土改性的ⅱ-n型多晶硅薄膜层表面沉积铜栅状电极层；

12、s8.利用助剂在所述步骤s6得到的铜栅状电极层上附着一层反光率低，透光率高的钢化玻璃层，最终制得多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池。

13、进一步的，所述步骤s1中导电玻璃表面预处理步骤为：首先，20-30wt％甲苯超声处理10-20min；然后，5-10wt％丙酮超声处理10-15min；之后，70-80wt％乙醇超声处理10-20min；最后，去离子水超声处理20-30min。

14、进一步的，所述ⅲa元素主要为b、al、ga、in、ta中的一种或多种，所述va元素主要为n、p、as、sb、bi中的一种或多种，所述步骤s6中的镧系稀土为la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc和y中的多种。

15、进一步的，各所述步骤中的磁控溅射主要参数为：设备功率100-200w，样品表面温度100-300℃，工作气氛20-100sccm，腔体气压为1-3pa，靶材与基体平行间距为50-80mm，溅射时间0.5h-2h。

16、对比现有技术，本发明的有益效果在于：

17、本发明通过调控磁控溅射设备工艺参数，将多晶硅、改性ⅲa元素、va元素和镧系稀土元素掺量来制备多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池，本发明的太阳能薄膜电池主要性能体现为对多晶硅太阳能薄膜电池p-n结工作性能的整体调控更好，且本发明中的多元稀土改性ⅱ-n型多晶硅薄膜层能够充分吸收可见光的同时，也能够吸收一定的紫外和近红外波段光，提高了光能的利用率，能够提高发电效率，从而降低整体的使用成本，更加环保高效。

技术特征：

1.多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池，其特征在于：包括自下而上层叠设置的预处理后的导电玻璃层(1)、ⅰ-p型多晶硅薄膜层(2)、ⅱ-p型多晶硅薄膜层(3)、ⅰ-n型多晶硅薄膜层(4)、ⅱ-n型多晶硅薄膜层(5)、多元稀土改性ⅱ-n型多晶硅薄膜层(6)、铜栅状电极层(7)、钢化玻璃层(8)，所述钢化玻璃层(8)的反光率低、透光率高。

2.根据权利要求1所述多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中导电玻璃表面预处理步骤为：首先，20-30wt％甲苯超声处理10-20min；然后，5-10wt％丙酮超声处理10-15min；之后，70-80wt％乙醇超声处理10-20min；最后，去离子水超声处理20-30min。

4.根据权利要求2所述多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池的制备方法，其特征在于：所述ⅲa元素主要为b、al、ga、in、ta中的一种或多种，所述va元素主要为n、p、as、sb、bi中的一种或多种，所述步骤s6中的镧系稀土为la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc和y中的多种。

5.根据权利要求2所述多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池的制备方法，其特征在于：各所述步骤中的磁控溅射主要参数为：设备功率100-200w，样品表面温度100-300℃，工作气氛20-100sccm，腔体气压为1-3pa，靶材与基体平行间距为50-80mm，溅射时间0.5h-2h。

技术总结
本发明公开了多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池及其制备方法，主要涉及硅基太阳能薄膜电池领域。包括自下而上层叠设置的导电玻璃层、多晶硅薄膜层、多元稀土改性多晶硅薄膜层、铜栅状电极层、钢化玻璃层，还包括以下步骤：S1.对导电玻璃进行预处理；S2.制备Ⅰ‑p型多晶硅薄膜层；S3.制备Ⅱ‑p型多晶硅薄膜层；S4.制备Ⅰ‑n型多晶硅薄膜层；S5.制备Ⅱ‑n型多晶硅薄膜层；S6.制备多元稀土改性Ⅱ‑n型多晶硅薄膜层；S7.沉积铜栅状电极层；S8.附着钢化玻璃层，制得多元稀土改性多晶硅叠层太阳能薄膜电池。本发明的有益效果在于：能充分吸收可见光的同时，也能够吸收一定的紫外和近红外波段光，提高光能的利用率，能够提高发电效率，从而降低整体的使用成本。

技术研发人员：高元明,李荣星,李健铭,邹敏,焦钰,冯雪英,马文,白玉,刘炯
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19