洗3次，以形成表面粗糙度在45nm的纳米结构，该纳米结构对光线有不同角度的反射作用，使光线在电池结构中的光程增加，起到增强电池对太阳光的吸收作用。
[0040](4)采用PECVD法制备η型掺磷非晶硅薄膜。磷烷与硅烷的原子摩尔比为1 %，衬底温度220°C。最终得到厚度为20nm，禁带宽度为1.7ev的η型掺磷非晶硅薄膜。
[0041](5)采用PECVD法制备本征非晶硅薄膜缓冲层。衬底温度200°C，制备厚度为20nm，禁带宽度为1.7ev的本征非晶硅薄膜。
[0042](6)采用PECVD法制备本征硅锗薄膜。在薄膜制备过程中，通过改变锗烷气体与硅烷气体流量比例，使薄膜中锗比例从10%逐渐增加至25%，材料的禁带宽度由1.72ev逐渐减小至1.63ev,该层薄膜的厚度为200nm。
[0043](7)采用PECVD法制备1-ρ双层带隙缓冲层。该缓冲层具有双层结构:第一层为硅锗合金层，薄膜中锗原子比例由25%突变至10%，厚度为5nm ;第二层为非晶硅薄膜，厚度为5nm，禁带宽度为1.7ev。
[0044](8)采用PECVD法制备ρ型掺杂的非晶硅薄膜。该薄膜为掺硼非晶硅薄膜，厚度为20nm，禁带宽度为2.0ev，起到窗口层及为电池提供内建电场的作用。
[0045](9)采用磁控溅射法制备lOOnmAZO透明导电薄膜作为电池顶电极。AZ0在可见光范围内的透过率为60%?80%，电阻率为8.5X10 3Ω.cm。
[0046](10)对所制备器件进行测试，在AM1.5G，100mw/cm2的模拟太阳光照射下，电池开路电压为0.74V，短路电流为13mA/cm2，填充因子为0.56，光电转换效率为5.39%。
[0047]实施例2
[0048]本实施例中按照以下步骤制备具有带隙连续变化吸收层及双层界面带隙缓冲层的柔性衬底非晶硅锗薄膜太阳能电池:
[0049](1)选择厚度为100 μ m，表面粗糙度为2nm的浮法玻璃作为基板，并对其进行清洗处理。清洗处理工艺为:依次用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗20min。
[0050](2)采用磁控溅射方法制备电池的底电极:在基板上制备400nm厚的AZ0层，目的是可以从正反两方向透光，射频功率分别为200w。AZ0的可见光范围内的透过率为60%?80%，AZ0 电阻率为 8.5X10 3Ω.cm。
[0051](3)对AZO进行化学处理，使基表面形成微纳结构。其方法为用质量浓度为1%的盐酸清洗0.5min,并用蒸懼水漂洗3次，以形成表面粗糙度在35nm的纳米结构，该纳米结构对光线有不同角度的反射作用，使光线在电池结构中的光程增加，起到增强电池对太阳光的吸收作用。
[0052](4)采用PECVD法制备η型掺磷非晶硅薄膜。磷烷与硅烷的原子摩尔比为1 %，衬底温度220°C。最终得到厚度为20nm，禁带宽度为1.8ev的η型掺磷非晶硅薄膜。
[0053](5)采用PECVD法制备本征非晶硅薄膜缓冲层。衬底温度200°C，制备厚度为20nm，禁带宽度为1.8ev的本征非晶硅薄膜。
[0054](6)采用PECVD法制备本征硅锗薄膜。在薄膜制备过程中，通过改变锗烷气体与硅烷气体流量比例，使薄膜中锗比例从10%逐渐增加至25%，材料的禁带宽度由1.72ev逐渐减小至1.63ev,该层薄膜的厚度为300nm。
[0055](7)采用PECVD法制备1-ρ双层带隙缓冲层。该缓冲层具有双层结构:第一层为硅锗合金层，薄膜中锗原子比例由25%突变至10%，厚度为5nm ;第二层为非晶硅薄膜，厚度为5nm，禁带宽度为1.7ev。
[0056](8)采用PECVD法制备ρ型掺杂的非晶硅薄膜。该薄膜为掺硼非晶硅薄膜，厚度为20nm，禁带宽度为2.0ev，起到窗口层及为电池提供内建电场的作用。
[0057](9)采用磁控溅射法制备lOOnmAZO透明导电薄膜作为电池顶电极。AZ0在可见光范围内的透过率为60%?80%，电阻率为8.5X10 3Ω.cm。
[0058](10)对所制备器件进行测试，在AM1.5G，100mw/cm2的模拟太阳光照射下，从顶电极一侧照射，电池开路电压为0.72V，短路电流为llmA/cm2，填充因子为0.55，光电转换效率为4.36% ;从底电极照射电池开路电压为0.70V，短路电流为10mA/cm2，填充因子为0.53，光电转换效率为3.71%。
【主权项】
1.一种具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，包括依次制备在基底(1)上的电极一(2)、η型掺杂的非晶硅薄膜(3)、n-1缓冲层(4)、带隙连续变化的本征非晶硅锗薄膜(5)、1-p双层带隙缓冲层^)、p型掺杂的非晶硅薄膜(7)和电极二(8);其中，电极一和电极二分别为电池底电极和顶电极。2.根据权利要求1所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述基底(1)为柔性衬底或非柔性衬底，柔性衬底为不锈钢带衬底或聚酰亚胺衬底，非柔性衬底为玻璃。3.根据权利要求1所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电极一⑵为Ag层或AZO导电薄膜或由Ag层和AZO层复合而成Ag/AZO薄膜。4.根据权利要求3所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电极一(2)在使用之前将AZ0层用质量浓度为1%的盐酸清洗lmin，并用蒸馏水漂洗3次，以形成表面粗糙度在30-50nm的纳米结构。5.根据权利要求1所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述η型掺杂的非晶硅薄膜(3)为掺磷非晶硅薄膜，厚度为20nm，禁带宽度为1.7-1.8eVo6.根据权利要求1所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述n-1缓冲层(4)为本征非晶硅薄膜，禁带宽度为1.7-1.8ev，厚度为10nm。7.根据权利要求1所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述带隙连续变化的本征非晶硅锗薄膜(5)的厚度为200-300nm，通过如下方式实现:在薄膜制备过程中，改变锗烷气体与硅烷气体流量比例，使薄膜中锗的比例从10%逐渐增加至25%，材料的禁带宽度由1.72ev逐渐减小至1.63ev。8.根据权利要求1所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述i_P双层带隙缓冲层(6)具有双层结构:第一层为硅锗合金层，该硅锗合金层中锗原子比例由25 %突变至10 %，厚度为5-10nm ;第二层为非晶硅薄膜，厚度为5_10nm，禁带宽度为1.7-1.8ev。9.根据权利要求1所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述P型掺杂的非晶硅薄膜(7)为掺硼非晶硅薄膜，厚度为20nm，禁带宽度为2.0_2.2eVo10.根据权利要求1所述的具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电极二(8)为AZ0薄膜或IT0薄膜，厚度为80-100nm。
【专利摘要】本发明公开了一种具有双层界面带隙缓冲层的非晶硅锗薄膜太阳能电池，包括依次制备在基底上的电极一、n型掺杂的非晶硅薄膜、n-i缓冲层、带隙连续变化的本征(i型)非晶硅锗薄膜、i-p双层带隙缓冲层、p型掺杂的非晶硅薄膜和电极二；其中，电极一和电极二分别为电池底电极和顶电极。本发明通过电脑控制数字流量计，制备出带隙连续变化的非晶硅锗薄膜，有效增加了空穴的传输；采用双层带隙缓冲层结构，减小了p型窗口层与非晶硅锗薄膜的能带失配，进而减小了载流子在界面缺陷态上的复合；另外，本发明提供一种在背反射电极上制备微纳结构的方法，可增加光线在电池内部的光程，进而增加光吸收。
【IPC分类】H01L31/0445, H01L31/0352
【公开号】CN105280736
【申请号】CN201410352589
【发明人】王飞, 王吉宁, 苑慧萍, 刘晓鹏, 蒋利军, 王树茂
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年7月23日