专利名称：一种硅薄膜太阳电池及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种硅薄膜太阳电池及其制备方法。
背景技术：
多晶硅薄膜太阳能电池因其既具有晶体硅太阳能电池的高效、稳定、无毒、材料来源丰 富等特点，又具有薄膜太阳能电池的成本低、材料省、工艺简单等优势，并且没有光致衰退 效应，即具有晶体硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池的双重优点。目前正成为世界各国的研 究热点。目前制备多晶硅薄膜主要有两种途径 一是利用化学气相沉积(CVD)技术，在衬 底材料上直接制备多晶硅薄膜；但是化学气相沉积法制备多晶硅薄膜一般所需温度高，能耗 大，对衬底要求高；二是首先制备非晶硅薄膜，然后再通过激光晶化、固相晶化或快速热处 理晶化等技术，将非晶硅薄膜晶化成多晶硅薄膜；但是激光晶化技术所需设备复杂，生产成 本高，难以实现大规模工业生产；而固相晶化技术一般要求晶化温度都在60(TC以上，对衬 底有一定的要求，并且晶化时间长；快速热处理技术由于温度上升得很快，容易引入较高的 热应力，其重复性和均匀性较差等。日本三洋公司生产的HIT电池，是在n型硅片两面进行双 面制结，其转换效率得到了很大的提高，但其硅片的厚度约为250um，相对于薄膜电池而言 ，其成本还是比较高；中国专利申请号200810143065. 6公开了一种硅薄膜太阳能电池的制作 方法，是在铝导电层上依次沉积P型多晶硅薄膜，n型非晶硅层或在p型多晶硅薄膜上先沉积i 型非晶硅层再沉积n型非晶硅层，最后沉积一层透明导电薄膜，其结构简单，具有一定的成 本优势。
发明内容
本发明的目的在于提供另一种硅薄膜太阳电池及其制备方法，以实现衬底选择范围广、 降低成本，又能使光电转换效率高、沉积温度低，工艺简单。
本发明的技术方案是在透明导电衬底上面从下到上依次相叠有下述各层n型非晶硅 薄膜、i型非晶硅薄膜、p型si薄膜，在p型si薄膜上依次相叠i型非晶硅薄膜、n型非晶硅 薄膜、透明导电薄膜(TCO)制成双结硅薄膜太阳电池；或者在p型si薄膜上直接沉积一层Al 膜制成单结硅薄膜太阳电池。
所述透明导电衬底是FTO导电玻璃或ITO导电玻璃 AZO导电玻璃或有机柔性透明导电塑所述透明导电薄膜(TC0)是IT0或FT0或AZ0。
所述p型si薄膜层所用硅粉为纯度大于99. 999。/。的p型多晶硅微粉，其粒度为2 20 y m。 双结硅薄膜太阳电池的制备方法取一块干净的透明导电衬底，利用等离子体增强化学 气相沉积法(PECVD)依次沉积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用丝网印刷法或喷 涂法沉积P型si薄膜，在p型si薄膜再次利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉 积i型非晶硅薄膜和n型非晶硅薄膜，最后利用磁控溅射法或超声喷雾法沉积一层透明导电薄 膜，利用激光刻槽埋栅从P型si薄膜、从透明导电薄膜及衬底分别引出电极，即制得所需要 的硅薄膜太阳电池。
单结硅薄膜太阳电池的制备方法，取一块干净的透明导电衬底，利用等离子体增强化学 气相沉积法(PECVD)依次沉积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用丝网印刷法或喷 涂法沉积P型si薄膜，在p型si薄膜上丝网印刷一层Al膜，在100-60(TC退火3-20分钟，分别 从A1膜和衬底上引出电极，即制得所需要的硅薄膜太阳电池。
本发明的优点(1)双结或单结硅薄膜太阳电池的制备温度均在600度以下，使衬底材 料的选择范围更广，成本降低；也实现了节能；(2)双结硅薄膜太阳电池能使太阳光从电 池正面和背面同时照射，可以增大光电流，提高太阳电池的光电转换效率；与日本三洋公司 生产的双结HIT电池采用n型硅片衬底比较；本发明采用FTO导电玻璃或ITO导电玻璃或AZO导 电玻璃或有机柔性透明导电塑料作衬底；使衬底成本降低；本发明在P型si薄膜两面进行双 面制结，与在n型硅片两面进行双面制结的成本更低；(3)本发明利用丝网印刷或喷涂的方 法沉积硅薄膜；工艺简单，成本低廉，成膜均匀性好，膜厚便于控制，(4)利用等离子体 增强化学气相沉积法(PECVD)沉积非晶硅薄膜过程中产生的氢原子可对界面进行钝化；(5 )i型非晶硅层有利于收集电荷，减少载流子的复合损失；(6)利用A1膜的热扩散形成重掺 杂，有利于载流子的输运，减少势垒的影响。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。 实施例l
取一块干净的FTO导电玻璃作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉 积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用丝网印刷法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜上再 次利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉积i型非晶硅薄膜和n型非晶硅薄膜， 最后利用磁控溅射法沉积一层FTO透明导电薄膜，利用激光刻槽埋栅从p型si薄膜、FTO透明 导电薄膜及衬底分别引出电极，即制得所需要的硅薄膜太阳电池。实施例2
取一块干净的ITO导电玻璃作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉 积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用喷涂法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜上再次利 用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉积i型非晶硅薄膜和n型非晶硅薄膜，最后 利用超声喷雾法沉积一层ITO透明导电薄膜，利用激光刻槽埋栅从p型si薄膜、IT0透明导电 薄膜及衬底分别引出电极，即制得所需要的硅薄膜太阳电池。
实施例3
取一块干净的FTO导电玻璃作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉 积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用喷涂法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜上再次利 用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉积i型非晶硅薄膜和n型非晶硅薄膜，最后 利用磁控溅射法沉积一层ITO透明导电薄膜，利用激光刻槽埋栅从p型si薄膜、IT0透明导电 薄膜及衬底分别引出电极，即制得所需要的硅薄膜太阳电池。
实施例4
取一块干净的AZO导电玻璃作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉 积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用丝网印刷法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜上再 次利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉积i型非晶硅薄膜和n型非晶硅薄膜， 最后利用磁控溅射法沉积一层AZO透明导电薄膜，利用激光刻槽埋栅从p型si薄膜、AZ0透明 导电薄膜及衬底分别引出电极，即制得所需要的硅薄膜太阳电池。
实施例5
取一有机柔性透明导电塑料作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次 沉积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用喷涂法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜上再次 利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉积i型非晶硅薄膜和n型非晶硅薄膜，最 后利用超声喷雾法沉积一层FTO透明导电薄膜，利用激光刻槽埋栅从p型si薄膜、FT0透明导 电薄膜及衬底分别引出电极，即制得所需要的硅薄膜太阳电池。
实施例6
取一块干净的ITO导电玻璃作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次 沉积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用丝网印刷法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜 上丝网印刷一层A1膜，55(TC退火6分钟，分别从A1膜和衬底上引出电极，即制得所需要的 硅薄膜太阳电池。
实施例7取一块干净的AZO导电玻璃作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次 沉积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用喷涂法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜上丝 网印刷一层A1膜，50(TC退火15分钟，分别从A1膜和衬底上引出电极，即制得所需要的硅薄 膜太阳电池。
实施例8
取一块干净的FTO导电玻璃作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次 沉积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用丝网印刷法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜 上丝网印刷一层A1膜，35(TC退火4分钟，分别从A1膜和衬底上引出电极，即制得所需要的 硅薄膜太阳电池。
实施例9
取一有机柔性透明导电塑料作衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次 沉积n型非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用喷涂法沉积p型si薄膜，在p型si薄膜上丝 网印刷一层A1膜，10(TC退火3分钟，分别从A1膜和衬底上引出电极，即制得所需要的硅薄 膜太阳电池。
权利要求
1.一种硅薄膜太阳电池，其特征在于，在透明导电衬底上面从下到上依次相叠有下述各层n型非晶硅薄膜、i型非晶硅薄膜、p型si薄膜，在p型si薄膜上依次相叠i型非晶硅薄膜、n型非晶硅薄膜、透明导电薄膜(TCO)制成双结硅薄膜太阳电池；或者在p型si薄膜上直接沉积一层Al膜制成单结硅薄膜太阳电池。
2. 根据权利要求l所述的硅薄膜太阳电池，其特征在于，所述透明导 电衬底是FT0导电玻璃或IT0导电玻璃或AZ0导电玻璃或有机柔性透明导电塑料。
3. 根据权利要求l所述的硅薄膜太阳电池，其特征在于，所述透明导 电薄膜(TC0)是IT0或FT0或AZ0。
4. 根据权利要求l所述的硅薄膜太阳电池，其特征在于，所述p型si 薄膜层所用硅粉为纯度大于99. 999。/。的p型多晶硅微粉，其粒度为2 20 y m。
5. 一种如权利要求l所述双结硅薄膜太阳电池的制备方法其特征在 于，取一块干净的透明导电衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉积n型 非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用丝网印刷法或喷涂法沉积P型si薄膜，在P型si薄膜 再次利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉积i型非晶硅薄膜和n型非晶硅薄膜 ，最后利用磁控溅射法或超声喷雾法沉积一层透明导电薄膜，利用激光刻槽埋栅从P型si薄 膜、从透明导电薄膜及衬底分别引出电极。
6. 一种如权利要求l所述单结硅薄膜太阳电池的制备方法，其特征在 于，取一块干净的透明导电衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)依次沉积n型 非晶硅薄膜和i型非晶硅薄膜，然后利用丝网印刷法或喷涂法沉积P型si薄膜，在P型si薄膜 上丝网印刷一层A1膜，在100-60(TC退火3-20分钟，分别从A1膜和衬底上引出电极。
全文摘要
本发明公开了一种硅薄膜太阳电池及其制备方法。在透明导电衬底上面从下到上依次相叠有下述各层n型非晶硅薄膜、i型非晶硅薄膜、p型si薄膜，在p型si薄膜上依次相叠i型非晶硅薄膜、n型非晶硅薄膜、透明导电薄膜(TCO)制成双结硅薄膜太阳电池；或者在p型si薄膜上直接沉积一层Al膜制成单结硅薄膜太阳电池。本发明衬底选择范围广、成本低，光电转换效率高、沉积温度低，工艺简单。
文档编号H01L31/076GK101609852SQ20091030435
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者罗云荣, 亿 羊 申请人:湖南师范大学