[发明专利]膜层、膜层的形成方法和具有该膜层的薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，特别涉及一种膜层、膜层的形成方法和具有该膜层的薄膜太阳能电池。

背景技术

目前，薄膜太阳能电池代表着光伏发电技术的发展趋势。基于氢化硅的包括氢化非晶硅和氢化钠米硅的薄膜太阳能电池具有低制造成本，便于大面积集成的优点。薄膜太阳能电池是多层器件，如图1所示，典型的基于氢化硅的薄膜太阳能电池通常具有由p层10、i层11和n层12组成的p-i-n叠层结构，其中p层10、i层11和n层12分别为p型掺杂非晶硅层、i型(非掺杂的非晶硅、纳米硅或非晶硅锗合金)和n型掺杂非晶硅层。p层10和n层12在i层11之间建立一个内部电场，入射光20进入i层11在其中产生电子和空穴对，电子和空穴对被电场分离后由外部电路收集，从而将光能转换成电能。p-i-n三层通常称为一个光伏单元，或一个“结”。单结太阳能电池含有单一的光伏单元，为了便于吸收不同光谱的光以提高薄膜太阳能电池的光电转换效率，并减小较厚的单结电池在光照下的不稳定性，目前流行的办法是将两个或更多个光伏单元叠加在一起而形成多结太阳能电池。图2为多结太阳能电池结构简化示意图，如图2所示，以两个结为例，p层10、i层11和n层12组成的第一个p-i-n结和p层10’、i层11’和n层12’组成的第二个p-i-n结叠加在一起，在两个结之间具有复合层15，其作用是将第一结的n层12中流出的电子与第二结的p层10’中流出的空穴进行复合，从而使光电流无阻碍地流过两个结。

传统的多结薄膜太阳能电池中的复合层是由氢化纳米晶体硅(微晶硅)构成的。通常的生产方法是利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺，使用硅烷加上大量氢气的混合气体，其中含有非常高的氢气浓度，在非常高的放电功率和很高的气体流速下形成。这种方法生长微晶硅复合层需要较长的时间，很难在大面积沉积时获得良好的均匀性，对沉积设备和工艺的要求太高，而且形成的微晶硅复合层中晶体结构较为致密，电子缺陷密度不足够高，电子空穴对在其中难以达到较高的复合率，导致上下结中的电流不通畅，影响薄膜太阳能电池的性能。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种膜层，所述膜层位于多结薄膜太阳能电池的结与结之间，用于复合结与结交界面处的电子和空穴。

所述膜层为复合层。

所述复合层的电子缺陷密度大于或等于5×10¹⁸/cm³，导电率大于或等于0.01/欧姆·厘米。

本发明的另一个目的在于提供一种膜层的形成方法，包括：

向反应室内通入反应气体；

向反应室中通入惰性气体；

向反应室内的电极板供电将反应室内的气体激发为等离子体，从而沉积膜层。

所述惰性气体为氩气、氮气或氦气。

所述反应气体包括氢气、硅烷、磷烷或三氟化磷。

所述反应气体包括氢气、硅烷和三甲烷化硼(TMB，B[CH₃]₃)。

所述惰性气体和硅烷的体积比为4∶1至500∶1，所述惰性气体对氢气的流量比为大于3∶1。

在反应室内沉积所述膜层的时间为10～30秒，施加在电极板上的等离子体能量密度为40mW/cm²～300mW/cm²。

所述反应室具有大面积板状激励电极板和接地电极板，所述激励电极板和接地电极板等距、纵向间隔交替排列。

本发明的又一个目的在于提供一种多结薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池为多结层叠结构，所述结各包括p层、i层和n层，所述膜层位于多结薄膜太阳能电池的结与结之间，所述膜层为具有高电子缺陷密度且具有较高导电率的复合层，用于充分复合结与结交界面处的电子和空穴。

所述复合层的电子缺陷密度大于或等于5×10¹⁸/cm³，导电率大于或等于0.01/欧姆·厘米。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：