专利名称：一种新型叠层薄膜太阳能电池及其制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，具体地说是一种新型叠层薄膜太阳能电池 及其制作方法。
背景技术：
众所周知，随着全球能源危机的日益加剧，太阳能作为一种清洁、可再生的能源， 在全球范围内越来越受到关注，其中，光伏发电是大规模、经济地利用太阳能的最重要的 手段之一，太阳能电池组件是实现光电转换的最主要的部件，目前市场是占据最主要市场 的是晶体硅太阳能电池，约占整个太阳能电池市场份额的80%左右，其余则由以非晶硅及 CIGS太阳能电池为代表的薄膜太阳能电池所占据。受原材料限制和制备工艺的影响，晶体 硅电池已经很难再提高转换效率和降低成本，目前各国都将研究重点转向了低成本、高效 率、大面积的薄膜太阳能电池的研发上。薄膜太阳能电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上厚度只有几微米的感 光材料制成。与晶体硅太阳能电池相比，薄膜太阳能电池具有用材少、重量轻、外表光滑、安 装方便等优点。早在20世纪70年代初，Carlson等就已经开始了对薄膜太阳能电池的研 制工作。目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种硅基薄膜太阳能电池、 铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe)。薄膜太阳能电池虽然早 已出现，但由于光电转换效率低、衰减率(光致衰退率)较高等问题，前些年未引起业界的 足够关注，市场占有率很低。如果能对传统的薄膜太阳能电池结构进行改进，拓宽其光谱吸 收范围和转换效率，将大大增加薄膜太阳能电池的市场竞争能力，具有很好的应用前景。
发明内容
本发明为了克服传统薄膜太阳能电池存在的不足，提出一种能够显著提高太阳能 电池的光电转换效率，降低生产成本，使用效果好的新型叠层薄膜太阳能电池及其制作方 法。一种新型叠层薄膜太阳能电池，其特征在于由玻璃衬底、下电极层、下子电池层、 中间层、上子电池层和上电极层叠加构成。本发明中下电极层和中间层为透明导电氧化物层，一般采用氧化锌层，其厚度范 围为 5-10nm。本发明中下子电池层由P型非晶硅层、非晶硅层、N型非晶硅层构成。本发明中上子电池层由P型微晶硅层、多晶硅层、N型多晶硅层构成。一种新型叠层薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于包括如下步骤
步骤一采用在线CVD方法，在玻璃衬底上制备TCO透明导电氧化物膜层，形成下电极
层，
步骤二 在下电极层上，在真空好于10_6托的真空室中，衬底温度为200-250°C，反映压 力为600-1000毫托的条件下，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，依次沉积P型非晶硅层、非晶硅层、N型非晶硅层，形成下子电池层，
步骤三在下子电池层之上，在衬底温度200-300°C，反应压力600-800毫托的条件下， 以有机锌化物和一氧化二氮为气源，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，制备氧 化锌层作为中间层， 步骤四在氧化锌中间层上，在衬底温度200-300°C，反应压力500-800毫托，射频电源 功率为13. 56MHZ的条件下，采用四氯化硅和氢气作为气源，采用等离子增强化学气相沉积 (PECVD)法，依次制作P型微晶硅层、多晶硅层、N型多晶硅层，形成上子电池层， 步骤五在上子电池层之上，采用磁控溅射方法，制备ZnO/Al上电极层。本发明步骤一中的衬底可以采用纯白玻璃板，下电极层为透明导电氧化物层，一 般采用氧化锌层，其厚度范围为5-lOnm。。本发明步骤二中所述下子电池层的制作中，P型非晶硅层的厚度为20-30nm，非晶 硅层的厚度为100-200nm，N型非晶硅层的厚度为15-20nm。本发明中步骤三所述中间层为透明导电氧化物层，一般采用氧化锌层，其厚度范 围为 5-10nm。本发明步骤四中P型微晶硅层的厚度为20-50nm，多晶硅层的厚度为100-300nm， N型多晶硅层的厚度为80-100nm。本发明中步骤五所述上电极层为氧化锌掺铝(ZnO/Al)。本发明采用不同禁带宽度的材料制备分别制备上子电池层和下子电池层两个子 电池，拓宽了光谱吸收范围，有效地提高了光电转换效率，降低了生产成本，具有成本低、效 果好等显著优点。
附图为本发明的结构示意图。附图标记衬底1、下电极层2、P型非晶硅层3、非晶硅层4、N型非晶硅层5、中间 层6、P型微晶硅层7、多晶硅层8、N型多晶硅层9、上电极层10。
具体实施例方式
一种新型叠层薄膜太阳能电池，由玻璃衬底1、下电极层2、下子电池层、中间层6、上子 电池层、上电极层10构成。各膜层分别采用不同的工艺方法依次沉积在玻璃衬底1上。本发明中下子电池层由P型非晶硅层3、非晶硅层4、N型非晶硅层5构成。本发明中上子电池层由P型微晶硅层7、多晶硅层8、N型多晶硅层9构成。一种新型叠层薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于包括如下步骤
步骤一采用在线CVD方法，在玻璃衬底1上制备TCO透明导电氧化物膜层，形成下电 极层2，
步骤二 在下电极层2上，在真空好于10_6托的真空室中，衬底温度为200-250°C，反映 压力为600-1000毫托的条件下，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，依次沉积P 型非晶硅层3、非晶硅层4、N型非晶硅层5，形成下子电池层，
步骤三在下子电池层之上，在衬底温度200-300°C，反应压力600-800毫托的条件下， 以有机锌化物和一氧化二氮为气源，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，制备氧 化锌层作为中间层6，
步骤四在氧化锌中间层上，在衬底温度200-300°C，反应压力500-800毫托，射频电源
权利要求
一种新型叠层薄膜太阳能电池，其特征在于由玻璃衬底、下电极层、下子电池层、中间层、上子电池层和上电极层叠加构成。
2.根据权利要求1所述的一种新型叠层薄膜太阳能电池，其特征在于下子电池层由P 型非晶硅层、非晶硅层、N型非晶硅层构成。
3.根据权利要求1所述的一种新型叠层薄膜太阳能电池，其特征在于上子电池层由P 型微晶硅层、多晶硅层、N型多晶硅层构成。
4.一种新型叠层薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于包括如下步骤步骤一采用在线CVD方法，在玻璃衬底上制备TCO透明导电氧化物膜层，形成下电极层，步骤二 在下电极层之上，在真空好于10_6托的真空室中，衬底温度为200-250°C，反映 压力为600-1000毫托的条件下，采用等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)方法，依次沉积P 型非晶硅层、非晶硅层、N型非晶硅层，形成下子电池层，步骤三在下子电池层之上，在衬底温度200-300°C，反应压力600-800毫托的条件下， 以有机锌化物和一氧化二氮为气源，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，制备氧 化锌层作为中间层，步骤四在氧化锌中间层之上，在衬底温度200-300°C，反应压力500-800毫托，射频电 源功率为13. 56MHZ的条件下，利用四氯化硅和氢气作为气源，采用等离子增强化学气相沉 积(PECVD)法，依次制作P型微晶硅层、多晶硅层、N型多晶硅层，形成上子电池层，步骤五在上子电池层之上，采用磁控溅射方法，制备ZnO/Al上电极层。
5.根据权利要求4所述的一种叠层薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于步骤一中 的衬底采用纯白玻璃板。
6.根据权利要求4所述的一种叠层薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于步骤 二中所述下子电池层的制作中，P型非晶硅层的厚度为20-30nm，本征非晶硅层的厚度为 100-200nm, N型非晶硅层的厚度为20nm。
7.根据权利要求4所述的一种叠层薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于步骤三所 述中间层采用等离子体增强化学气相沉积方法制备的ZnO层，其厚度范围为5-lOnm。
8.根据权利要求4所述的一种叠层薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于步骤四所 述P型微晶硅层的厚度为20-50nm，多晶硅层的厚度为100-300nm，N型多晶硅层的厚度为 80-100nm。
9.根据权利要求4所述的一种叠层薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于步骤五所 述上电极层为氧化锌掺铝(ZnO/Al)，是由磁控溅射方法制备而成。
全文摘要
本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，具体地说是一种叠层薄膜太阳能电池及其制作方法，由玻璃衬底、下电极层、下子电池层、中间层、上子电池层、上电极层构成，各膜层采用不用的工艺方法依次沉积在玻璃衬底上。其中下电极层为TCO膜层，下子电池层由P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层组成，中间层为氧化锌(ZnO)缓冲层，上子电池层由P型微晶硅层、多晶硅层、N型多晶硅层组成，上电极为ZnO/Al透明导电氧化物层。本发明采用不同禁带宽度的材料制备分别制备上子电池层和下子电池层两个子电池，拓宽了光谱吸收范围，有效地提高了光电转换效率，降低了生产成本，具有成本低、效果好等显著优点。
文档编号H01L31/076GK101807618SQ20101013862
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月3日 优先权日2010年4月3日
发明者史国华, 王伟, 解欣业, 邓晶 申请人:威海中玻光电有限公司