随沉积时间的增加依次降低;反应气压为100~250Pa;功率密度为0.03~0.06W/cm2;衬底 10温度为100~200°C;反应总时间为40~80min，I型层23厚度为250~600nm。
[0062] 3)首先，使用TOCVD沉积N型层22，该N型层22为宽带隙N型层。氢气/硅烷流量比 (H2/SiH4)为80:1~150:1;掺杂比例（？出/3川4)为1:10~1:60 ;反应气压为500~750?&;功 率密度为0.8~lW/cm2;衬底10温度为50~450 °C;反应时间5~10分钟，生长的N型层22厚度 为20~25nm。
[0063] 然后，沉积N+型层21，该N+型层21为宽带隙N+型层。氢气/硅烷流量比（H2/SiH4)为 80:1~150:1;掺杂比例(PH3/SiH4)为1:10~1:60;反应气压为500~7Pa;功率密度为0.8~ lW/cm2;衬底10温度为50~450°C;反应时间为1分钟。生长的N+型层21的厚度为5~10nm。 [0064] 4)取出3)形成的样品，将其放入磁控溅射系统先后沉积AZO层和Ag层。AZO层的沉 积条件为:压力为0.2~IPa，功率为100-300W，衬底10温度为100~350摄氏度，沉积时间为 10~40分钟。Ag层的沉积条件为:压力为0.2~IPa，功率100~150W，衬底10温度为室温，沉 积时间为5~15分钟。
[0065]为了简化硅薄膜太阳能电池的结构，优选上述衬底10为导电玻璃衬底，该层的作 用既起到衬底10的作用又起到透明导电层30的作用。
[0066] 本申请的再一种实施例中，上述透明导电层30为掺铝ZnO(AZO)层、掺硼ZnO(BZO) 层或氧化铟锡（IT0)层。本领域技术人员可以根据实际情况，例如对导电性能的要求、透过 率的要求与后处理的难易程度，来选择合适的透明导电层30的材料。
[0067]另一种实施例中，上述I型层23为非晶硅层或微晶硅层，上述P型层24为非晶硅层 或微晶硅层。
[0068]为了提高金属层40的导电性同时降低金属电层的成本，上述金属层40为Ag层或A1 层。
[0069] 为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合实 施例与对比例对本申请的技术方案进行说明。
[0070] 实施例
[0071 ]该实施例的娃薄膜太阳能电池包括由下至上依次层叠的不锈钢箱衬底、300nm的 材料为Ag层、30nm的N型层、300nm的I型层、30nm的硼掺杂P型层和150nm的AZ0的透明导电 层。N型层的带隙宽度为1.9eV，I型层的带隙宽度为1.8eV，其它膜层的制备方法采用现有的 常规方法，例如说明书其它部分提到的方法。
[0072]其中，N型层的制备过程为：
[0073] 对反应室进行抽真空处理，以使反应室的真空度为l(T5Pa;
[0074]利用PECVD工艺在位于反应室的Ag层上沉积形成N型层，等离子体增强化学气相沉 积工艺的反应气体包括硅源气体SiH4、氢气和掺杂气体PH3,其中，氢气与硅源气体流量比为 80:1，掺杂气体和硅源气体的流量比为1:5,实施PECVD工艺时，Ag层的表面温度为50°C、等 离子体增强化学气相沉积工艺的辉光功率密度为0.8W/cm 2，反应气压为500Pa，电源频率为 13.56MHz〇
[0075] 对比例
[0076] 该实施例的娃薄膜太阳能电池包括由下至上依次层叠的不锈钢箱衬底、300nm的 材料为Ag层、30nm的N型层、300nm的I型层、30nm的硼掺杂P型层和150nm的AZ0的透明导电 层。N型层的带隙宽度为1.8eV，I型层的带隙宽度为1.8eV，其它膜层的制备方法采用现有的 常规方法，例如说明书其它部分提到的方法。
[0077]其中，N型层的制备过程为：
[0078]利用PECVD工艺在位于反应室的Ag层上沉积形成N型层，等离子体增强化学气相沉 积工艺的反应气体包括硅源气体SiH4、氢气和掺杂气体PH3,其中，氢气与硅源气体流量比为 10:1，掺杂气体和硅源气体的流量比为1:2，实施PECVD工艺时，Ag层的表面温度为250°C、等 离子体增强化学气相沉积工艺的辉光功率密度为0.2W/cm 2，反应气压为200Pa，电源频率为 13.56MHz〇
[0079]采用Agilent B1500A半导体器件参数分析仪对上述实施例与对比例中的硅薄膜 太阳能电池的IV特性进行测试，测试结果如表1所示。
[0080]表 1
[0082] 由表1可知，当N型层为宽带隙N型层时，器件的开路电压较大，填充因子较大，进而 使得硅薄膜太阳能电池的光电转化率较高。
[0083] 从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
[0084] 本申请的娃薄膜太阳能电池的一个半导体层中，形成N型层的材料的能带宽度大 于形成I型层的材料的能带宽度，使得N型层与I型层形成异质结，N型层与I型层交界处的价 带顶向下弯曲，形成了一个空穴势皇，从而阻止了光生空穴向N型层的扩散，即减少了反向 的扩散电流，反向扩散电流越小，到达P型区的光生空穴越多，填充因子越大，光生载流子的 收集效率也增大;并且反向扩散电流越小，电池的开路电压越大。由于硅薄膜太阳能电池的 转换率与填充因子与开路电压正相关，因此，宽带隙N型层能够提高硅薄膜太阳能电池的转 换率。
[0085] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技 术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种硅薄膜太阳能电池，包括衬底（10)、至少一个半导体层(20)、透明导电层(30)与 金属层（40)，各所述半导体层（20)包括依次设置的至少一个N型层（22)、至少一个I型层 (23)与至少一个P型层(24)，其特征在于， 所述N型层(22)中的至少一个为宽带隙N型层，形成所述宽带隙N型层的材料的能带宽 度大于形成所述I型层(23)的材料的能带宽度。2. 根据权利要求1所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，形成所述宽带隙N型层的材 料的能带宽度大于1.9eV，优选形成所述宽带隙N型层的材料的激活能小于0. leV。3. 根据权利要求1所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述宽带隙N型层为N型氢化 纳米硅层、N型氢化非晶碳化硅层或N型氢化微晶硅氧化合物层。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，至少一个所述 半导体层(20)还包括N+型层(21)，所述N+型层(21)设置在所述N型层(22)的远离所述I型层 (23)的表面上，所述N+型层(21)为宽带隙N+型层，形成所述宽带隙N+型层的材料的能带宽度 大于形成所述I型层(23)的材料的能带宽度。5. 根据权利要求1所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述硅薄膜太阳能电池为 NIP型硅薄膜太阳能电池或PIN型硅薄膜太阳能电池。6. 根据权利要求5所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，当所述硅薄膜太阳能电池为 所述NIP型硅薄膜太阳能电池时，所述NIP型硅薄膜太阳能电池包括由下至上依次设置的所 述衬底（10)、所述金属层(40)、第一透明导电层(31)所述半导体层(20)与第二透明导电层 (32 )，优选所述衬底(10)为不锈钢箱衬底、聚酰亚胺塑料衬底或玻璃衬底。7. 根据权利要求5所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，当所述硅薄膜太阳能电池为 所述PIN型硅薄膜太阳能电池，所述PIN型硅薄膜太阳能电池包括由下至上依次设置的所述 衬底（10)、所述透明导电层(30)、所述半导体层(20)与所述金属层(40)，优选所述衬底（10) 为导电玻璃衬底。8. 根据权利要求1所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述透明导电层(30)为掺铝 ZnO层、掺硼ZnO层或氧化铟锡层。9. 根据权利要求1所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述I型层（23)为非晶硅层 或微晶硅层，所述P型层(24)为非晶硅层或微晶硅层。10. 根据权利要求1所述的硅薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属层(40)为Ag层或 A1层。
【专利摘要】本申请提供了一种硅薄膜太阳能电池。该硅薄膜太阳能电池包括衬底、至少一个半导体层、透明导电层与金属层，各半导体层包括依次设置的至少一个N型层、至少一个I型层与至少一个P型层。其中，N型层中的至少一个为宽带隙N型层，形成宽带隙N型层的材料的能带宽度大于形成I型层的材料的能带宽度。该硅薄膜太阳能电池使用宽带隙N型层可以提高开压，提高填充因子，进而提高硅薄膜太阳能电池的光电转换效率。
【IPC分类】H01L31/075, H01L31/0352
【公开号】CN105720118
【申请号】CN201610084053
【发明人】彭文博, 刘大为, 高虎
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月6日