一種提高非晶硅太陽能電池轉化效率的方法技術

一種提高非晶硅太陽能電池轉化效率的方法，解決了非晶硅太陽能電池由于弱Ｎ型導電薄膜與Ｐ型非晶硅薄膜形成反向ＰＮ結造成電流、電壓損失的技術問題，采用的技術方案是，以上方法是在制備非晶硅太陽電池工藝中實現的，所說的工藝包括制備太陽電池的基體、制備弱Ｎ型導電薄膜、制備ＰＩＮ型非晶硅薄膜以及制備背電極，在非晶硅太陽能電池常規工藝中、在基體上制備完成弱Ｎ型導電薄膜后，增加了制備弱Ｎ型導電薄膜與Ｐ型非晶硅薄膜之間的本征型緩沖層的工序。本發明專利技術的關鍵在于，在弱Ｎ型導電薄膜上制備用于減緩弱Ｎ型導電薄膜與Ｐ型非晶硅薄膜形成反向ＰＮ結、造成非晶硅太陽電池電流、電壓損失的本征型緩沖層，擴大了耗盡層寬度，從而降低了反向ＰＮ結造成的電壓、電流損耗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種提高非晶硅太陽能電池轉化效率的方法，屬于半導體應用領域，特別是通過采用在TCO與PIN型非晶硅薄膜間增設緩沖層的方法，提高非晶硅太陽能電池轉化效率。
技術介紹
世界能源的需求使太陽能電池技術得到了迅猛的發展，目前市場成熟主流的技術以單晶硅和多晶硅太陽電池為主，但由于硅材料的短缺導致的成本極限以及生產晶體硅過程中存在的環境問題，非晶硅薄膜太陽電池具有耗材少、環境友好、成本下降空間較大等優勢，科研和生產單位紛紛將非晶硅太陽能電池作為研發主方向。非晶硅太陽能電池的結構以p-i-n型為主，這種非晶硅太陽能電池的結構層包括制備太陽能電池的基體、導電薄膜、PIN型非晶硅薄膜以及背電極等。目前非晶硅太陽能電池存在的主要問題是如何提高轉化效率和降低光致衰退效應。現有技術中，對P型非晶硅薄膜和I型非晶硅薄膜的界面處理技術很多，對于導電薄膜和P型非晶硅薄膜之間的界面，由于導電薄膜呈現弱N型，與P型非晶硅薄膜形成反向的PN結，造成太陽電池的電流、電壓損失，如何解決這一問題成了本領域的難題。
技術實現思路
本專利技術為解決非晶硅太陽能電池由于弱N型導電薄膜與P型非晶硅薄膜形成反向PN結、造成電流和電壓損失的技術問題，設計了一種提高非晶硅太陽能電池轉化效率的方法，通過在弱N型導電薄膜上沉積生成減緩弱N型導電薄膜與P型非晶硅薄膜形成的反向PN結的緩沖層，提高了非晶硅太陽電池轉化效率，降低光致衰退效應，節約能源。本專利技術為實現專利技術目的采用的技術方案是，一種提高非晶硅太陽能電池轉化效率的方法，以上方法是在制備非晶硅太陽電池工藝中實現的，所說的工藝包括制備太陽電池的基體、制備弱N型導電薄膜、制備PIN型非晶硅薄膜以及制備背電極，在非晶硅太陽能電池常規工藝中、在基體上制備完成弱N型導電薄膜后，增加了制備弱N型導電薄膜與P型非晶硅薄膜之間的本征型緩沖層的工序，具體包括以下步驟：A、在基體上制備弱N型導電薄膜后，控制基體溫度為160～220℃、并送入化學氣相沉積腔室，調整沉積腔室內的真空度為5×10-5～1×10-4Pa；B、在室溫條件下，在混氣室中將CO2、H2、SiH4按如下體積百分比混合后充入沉積腔室內：CO2含量為2～4％、H2含量為90～93％、SiH4含量5～8％；C、控制沉積腔室內沉積壓力為90～140pa，沉積溫度為160℃～250℃、射頻功率密度為0.2W/cm2～0.5W/cm2；D、在以上沉積氛圍中沉積10S～30S后，在弱N型導電薄膜上沉積出本征型緩沖層；-->E、在本征型緩沖層形成后按照非晶硅太陽能電池常規工藝繼續完成后道工序。本專利技術的關鍵在于，在弱N型導電薄膜上制備用于減緩弱N型導電薄膜與P型非晶硅薄膜形成反向PN結、造成非晶硅太陽能電池電流、電壓損失的緩沖層。緩沖層是摻雜濃度很低的本征半導體層，本征半導體擴大了弱N型導電薄膜與P型非晶硅薄膜形成的反向PN結的耗盡層寬度，從而降低了反向PN結造成的電壓、電流損耗，提高了非晶硅太陽電池的轉化效率，降低了光致衰退效應。下面結合附圖對本專利技術進行詳細說明。附圖說明圖1是本專利技術中非晶硅太陽電池的結構層示意圖。附圖中，1代表基體，2代表弱N型導電薄膜，3代表緩沖層，4代表PIN型非晶硅薄膜，5代表背電極。具體實施方式參看圖1，一種提高非晶硅太陽能電池轉化效率的方法，以上方法是在制備非晶硅太陽電池工藝中實現的，所說的工藝包括制備太陽電池的基體1、制備弱N型導電薄膜2、制備PIN型非晶硅薄膜4以及制備背電極5，在非晶硅太陽能電池常規工藝中、在基體1上制備完成弱N型導電薄膜2后，增加了制備弱N型導電薄膜2與P型非晶硅薄膜之間的本征型緩沖層3的工序，具體包括以下步驟：A、在基體1上制備弱N型導電薄膜2后，控制基體1溫度為160～220℃、并送入化學氣相沉積腔室，調整沉積腔室內的真空度為5×10-5～1×10-4Pa；B、在室溫條件下，在混氣室中將CO2、H2、SiH4按如下體積百分比混合后充入沉積腔室內：CO2含量為2～4％、H2含量為90～93％、SiH4含量5～8％；C、控制沉積腔室內沉積壓力為90～140pa，沉積溫度為160℃～250℃、射頻功率密度為0.2W/cm2～0.5W/cm2；D、在以上沉積氛圍中沉積10S～30S后，在弱N型導電薄膜2上沉積出本征型緩沖層3；E、在本征型緩沖層3形成后按照非晶硅太陽能電池常規工藝繼續完成后道工序。上述的步驟D中，本征型緩沖層3形成的膜層厚度為20～通過控制制備本征型緩沖層3用的CO2、SiH4、H2氣體的體積百分比含量，能夠獲得2.8～3.5的高帶隙，增加本征型緩沖層3能大大降低弱N型導電薄膜2和P型非晶硅薄膜之間的逆向電流，使電池的轉換效率得到0.2～0.5％的提高。根據制備本征型緩沖層3膜層厚度的不同，通入CO2的時間不同。本專利技術由于在弱N型導電薄膜2與P型非晶硅薄膜之間增加高帶隙的本征型緩沖層3，有效解決了弱N型導電薄膜2與P型非晶硅薄膜之間的反向PN結問題，使太陽電池的發電效率得到0.2～0.5％的提升；同時由于增加的本征型緩沖層3帶隙高，對非晶硅太陽電池的光吸收就不會產生影響；其制備工藝也比較簡單。本專利技術的一個具體實施例，在沉積P型非晶硅薄膜之前，首先在弱N型導電薄膜2-->上制備本征型緩沖層3，一般電源激發頻率采用13.56MHz。以二氧化錫導電玻璃為基體，先將玻璃基體預熱到180℃，送入等離子體增強化學氣相沉積系統，先制備本征型緩沖層3。將沉積室真空抽至真空度8×10-5Pa，沉積溫度控制在200℃，將CO2、H2、SiH4按如下體積百分比含量混合后，充入沉積室：CO2含量為2％，H2含量為91％、SiH4含量為7％；調節抽氣速率控制沉積壓力為120Pa，射頻功率采用0.4W/cm2；在以上沉積氛圍中，通過控制通入混合氣體的時間，沉積20S后，在弱N型導電薄膜表面就沉積出本征型緩沖層3，其厚度在左右；最后，按照常規工藝在本征型緩沖層3上制備PIN型非晶硅薄膜。太陽電池的工作原理是基于PN結的光生伏特效應，參看圖1，太陽電池中的弱N型導電薄膜2作為電池的輸出正極，背電極5作為電池的輸出負極，P、I、N型非晶硅薄膜4作為光生伏特層。當電池吸收太陽能產生電子空穴對，在電池內建電場的作用下，光生電子和空穴被分離，空穴流入P型非晶硅薄膜，電子流入N型非晶硅薄膜，結果使N型非晶硅薄膜儲存了過剩的電子，P型非晶硅薄膜有過剩的空穴，從而在P型非晶硅薄膜與N型非晶硅薄膜形成的PN結附近形成與內建電場相反的光生電場。光生電場除了部分抵內建電場的作用外，還使P型非晶硅薄膜帶正電、N型非晶硅薄膜帶負電，在N區和P區之間的薄層就產生電動勢，這就是光生伏特效應。此時，如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過，這個電流稱作短路電流，另一方面，若將PN結兩端開路，則由于電子和空穴分別流入N區和P區，使N區的費米能級比P區的費米能級高，在這兩個費米能級之間就產生了電位差VOC，可以測得這個值，并稱為開路電壓。同理，在弱N型導電薄膜2與P型非晶硅薄膜之間也存在著光生效應，但是由于它們形成的PN結的方向與PIN型非晶硅薄膜4形成的PN結方向相反，會造成太陽電池的電能流失，造成資源浪費，通過在弱N型導電薄膜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高非晶硅太陽能電池轉化效率的方法，以上方法是在制備非晶硅太陽電池工藝中實現的，所說的工藝包括制備太陽電池的基體（１）、制備弱Ｎ型透明導電薄膜（２）、制備ＰＩＮ型非晶硅薄膜（４）以及制備背電極（５），其特征在于：在非晶硅太陽能電池常規工藝中、在基體（１）上制備完成弱Ｎ型透明導電薄膜（２）后，增加了制備弱Ｎ型透明導電薄膜（２）與Ｐ型非晶硅薄膜之間的本征型緩沖層（３）的工序，具體包括以下步驟：Ａ、在基體（１）上制備弱Ｎ型導電薄膜（２）后，控制基體（１）溫度為１６０～２２０℃、并送入化學氣相沉積腔室，調整沉積腔室內的本體真空度的范圍是５×１０↑［－５］～１×１０↑［－４］Ｐａ；Ｂ、在室溫條件下，在混氣室中將ＣＯ↓［２］、Ｈ↓［２］、ＳｉＨ↓［４］按如下體積百分比混合后充入沉積腔室內：ＣＯ↓［２］含量為２～４％、Ｈ↓［２］含量為９０～９３％、ＳｉＨ↓［４］含量５～８％；Ｃ、控制沉積腔室內沉積壓力為９０～１４０Ｐａ，沉積溫度為１６０～２５０℃、射頻功率密度為０．２Ｗ／ｃｍ↑［２］～０．５Ｗ／ｃｍ↑［２］；Ｄ、在以上沉積氛圍中沉積１０～３０ｓ后，在弱Ｎ型導電薄膜（２）上沉積出本征型緩沖層（３）；Ｅ、在本征型緩沖層（３）形成后按照非晶硅太陽能電池常規工藝繼續完成后道工序。...

【技術特征摘要】
1.一種提高非晶硅太陽能電池轉化效率的方法，以上方法是在制備非晶硅太陽電池工藝中實現的，所說的工藝包括制備太陽電池的基體(1)、制備弱N型透明導電薄膜(2)、制備PIN型非晶硅薄膜(4)以及制備背電極(5)，其特征在于：在非晶硅太陽能電池常規工藝中、在基體(1)上制備完成弱N型透明導電薄膜(2)后，增加了制備弱N型透明導電薄膜(2)與P型非晶硅薄膜之間的本征型緩沖層(3)的工序，具體包括以下步驟：A、在基體(1)上制備弱N型導電薄膜(2)后，控制基體(1)溫度為160～220℃、并送入化學氣相沉積腔室，調整沉積腔室內的本體真空度的范圍是5×10-5～1×10-4Pa；B、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李兆廷，陳志維，李鵬，陳啟聰，王恩忠，
申請(專利權)人：河北東旭投資集團有限公司，成都泰軼斯太陽能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：13[中國|河北]