增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法
【专利摘要】本发明公开了一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，在硅的N-I-P层与前、背两个透明导电氧化物层之间分别刻蚀周期边长为200～500nm的锯齿状三角一维光栅，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位20～160nm。本发明通过使硅薄膜太阳电池光吸收的前、背光栅织构横向错位来增强电池的光吸收，硅薄膜太阳电池的总光吸收率与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，相对提高了7.9%～17.8%，进一步提升了硅薄膜太阳电池的效率。
【专利说明】增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳电池【技术领域】，具体涉及一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的方法。
【背景技术】
[0002]硅薄膜太阳电池具有原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产、柔性好、弱光发电效果好、易与建筑物结合、能源回收期短等优点，是太阳电池研究的一个重要领域和发展方向，具有广阔的市场前景。
[0003]由于硅薄膜太阳电池的硅吸光层较薄(通常几百纳米到几个微米)，它的光吸收能力(特别是对近红外和红外光)较差，这影响了电池的光电转换效率。为了增强硅薄膜太阳电池对入射的太阳光的吸收，人们提出了各种陷光措施。主要的陷光措施有:①在硅薄膜太阳电池的前或(和)背电极上引入随机的织构在硅薄膜太阳电池的前或(和)背电极上引入周期性的织构；③在硅薄膜太阳电池的前或(和)背电极上引入金属纳米结构，利用等离子体效率增加陷光。
[0004]对于具有前、背周期性陷光结构的硅薄膜太阳电池，由于传统的电池的各层材料的共形沉积，前、背陷光结构具有相同的形貌，但是这种前后共形的陷光结构不是最佳的陷光结构，难以获得电池最大的光吸收。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于解决上述传统的硅薄膜太阳电池前、背陷光结构不匹配的问题，提供一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的前、背陷光结构匹配方法。
[0006]解决上述技术问题所采用的技术方案是:在硅的N-1-P层与前、背两个透明导电氧化物层之间分别刻蚀周期边长为200?500nm的锯齿状三角一维光栅，其中硅的N-1-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位20?160nm。
[0007]上述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为200nm时,优选娃的N_I_P层前表面的三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位20?60nm ;锯齿状三角一维光栅的周期边长为300nm时,优选娃的N-1-P层前表面的三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位30?120nm ;锯齿状三角一维光栅的周期边长为400nm时，优选娃的N-1-P层前表面的三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位40?160nm,最佳横向错位120nm ;锯齿状三角一维光栅的周期边长为500nm时,优选硅的N-1-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位50 ?150nm。
[0008]上述的透明导电氧化物层是掺铝氧化锌层或铟锡氧化物层。
[0009]本发明通过使硅薄膜太阳电池光吸收的前、背光栅织构横向错位，来增强电池吸收，硅薄膜太阳电池的总光吸收率与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，相对提高了
7.9% ?17.8%ο【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是实施例1硅薄膜太阳电池的结构图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不仅限于这些实施例。
[0012]实施例1
[0013]如图1所示，在玻璃衬底I上磁控溅射沉积一层800nm厚的掺铝氧化锌层2，然后结合光刻和刻蚀工艺，在掺铝氧化锌层2表面刻蚀周期边长为200nm的锯齿状等边三角一维光栅3，再利用等离子体增强的化学气相沉积法在掺铝氧化锌层2上沉积500nm厚的硅的N-1-P层4，在硅的N-1-P层4背表面刻蚀周期边长为200nm的锯齿状等边三角一维光栅5，在硅的N-1-P层4背表面再磁控溅射沉积一层SOnm厚的掺铝氧化锌层6，使硅的N-1-P层4前表面的等边三角一维光栅3 (即掺铝氧化锌层2表面刻蚀的等边三角一维光栅3)与硅的N-1-P层4背表面的等边三角一维光栅5横向错位20nm,最后利用热蒸发在80nm厚的掺铝氧化锌层6表面镀一层200nm厚的铝背反射电极7，得到硅薄膜太阳电池。结果表明，前、背光栅具有横向错位20nm的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，电池总光吸收率从35.4%提高到38.2%，提高了 2.8%，相对提高了 7.9%。
[0014]实施例2
[0015]本实施例使硅的N-1-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位40nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同,得到的娃薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从35.4%提高到39.7%，提高7 4.3%，相对提高了 12.1%。
[0016]实施例3
[0017]本实施例使硅的N-1-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位60nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同,得到的娃薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从35.4%提高到38.9%，提高7 3.5%，相对提高了 9.9%。
[0018]实施例4
[0019]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为300nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位30nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从39.5%提闻到43.3%，提闻了 3.8%，相对提闻了 9.6%。
[0020]实施例5
[0021]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为300nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位60nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从39.5%提高到44.5%，提高了 5.0%，相对提高了 12.7%。
[0022]实施例6[0023]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为300nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位120nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从39.5%提高至IJ 44.5%，提高了 5.0%，相对提高了 12.7%。
[0024]实施例7
[0025]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为400nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位40nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从38.3%提高到42.0%，提高了 3.7%，相对提高了 9.7%。
[0026]实施例8
[0027]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为400nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位120nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从38.3%提高到45.1%，提高了 6.8%，相对提高了 17.8%。
[0028]实施例9
[0029]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为400nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位160nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从38.3%提高到42.3%，提高了 4.0%，相对提高了 10.4%。
[0030]实施例10
[0031]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为500nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位50nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从41.9%提高到46.6%，提高了 4.7%，相对提高了 11.2%。
[0032]实施例11
[0033]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为500nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位IOOnm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从41.9%提高至IJ 46.1%，提高了 4.2%，相对提高了 10.0%。
[0034]实施例12
[0035]本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为500nm，使硅的N_I_P层前表面的等边三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位150nm,娃薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从41.9%提高到45.9%，提高了 4.0%，相对提高了 9.5%。
【权利要求】
1.一种增强娃薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法,其特征在于:在娃的N-1-P层与前、背两个透明导电氧化物层之间分别刻蚀周期边长为200?500nm的锯齿状三角一维光栅，其中硅的N-1-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位20?160nm。
2.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于:所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为200nm,其中娃的N-1-P层前表面的三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位20?60nm。
3.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于:所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为300nm,其中娃的N-1-P层前表面的三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位30?120nm。
4.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于:所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为400nm,其中娃的N-1-P层前表面的三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位40?160nm。
5.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于:所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为500nm,其中娃的N-1-P层前表面的三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位50?150nm。
6.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于:所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为400nm,其中娃的N-1-P层前表面的三角一维光栅与娃的N-1-P层背表面的三角一维光栅横向错位120nm。
7.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于:所述的透明导电氧化物层是掺铝氧化锌层或铟锡氧化物层。
【文档编号】H01L31/18GK103646998SQ201310692912
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】高斐, 王皓石, 刘生忠, 訾威, 陈彦伟, 武怡, 宋飞莺, 马笑轩, 肖锋伟 申请人:陕西师范大学