[发明专利]一种硅基异质结薄膜太阳能电池的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅基异质结薄膜太阳能电池的制备方法，属于新能源、半导体光电子学等技术领域。

背景技术

在所有太阳能电池种类中，硅基太阳能电池技术最为成熟，已经获得广泛的应用。这类太阳能电池主要分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的光电转换效率为24.7％，大规模生产时的光电效率为16％-17％。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作为单晶硅太阳能电池的替代产品。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18％，工业规模生产的转换效率为10％。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。

薄膜太阳能电池还有一个重要优点是适合作与建筑结合的光伏发电组件(BIPV)：双层玻璃封装刚性的薄膜太阳能电池组件，可以根据需要，制作成不同的透光率，可以部分代替玻璃幕墙，而不锈钢和聚合物衬底的柔性薄膜太阳能电池适用于建筑屋顶等需要造型的部分。一方面它具有漂亮的外观，能够发电；另一方面，用于薄膜太阳能电池的透明导电薄膜(TCO)又能很好地阻挡外部红外射线的进入和内部热能的散失，双层玻璃中间的PVB或EVA，能够有效隔断能量的传导，起到LOW-E玻璃的功能。由于城市用地的稀缺性，大规模占用耕地建设地面太阳能光伏发电站几乎不可能，但是，城市大量的既有和待开发的建筑外立面和屋顶面积，是城市利用光伏发电最好的平台：它们避免了现有玻璃幕墙的光污染问题，又能代替建材，同时发电又节能，将成为未来城市利用光伏发电的主要方向。

薄膜硅太阳能电池一般采用化学气相沉积技术在透明导电玻璃上沉积非晶硅、多晶硅薄膜，并结合掺杂技术完成PIN结或者PN结制作。当前遇到的主要难题是：1)非晶硅薄膜太阳能电池光电转换效率低，想进一步显著提高已经非常困难，同时还存在老化，稳定性差等缺点；2)采用常规技术在玻璃衬底上，沉积多晶硅薄膜沉积非常困难，目前还没有实现真正意义上的多晶硅薄膜太阳能电池产业化。结合叠层结构，采用微晶硅薄膜技术虽然可以提高硅基薄膜太阳能电池的光电转换效率，但是大面积微晶硅的快速沉积也很困难。由两种禁带宽度不同的半导体材料相接触而形成的接触过渡区称异质结。按照两种材料的导电类型不同，异质结可分为同型异质结(P-p结或N-n结)和异型异质结(P-n或p-N)，多层异质结称为异质结构。通常形成异质结的条件是：两种半导体有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数。利用界面合金、外延生长、真空淀积等技术，都可以制造异质结。异质结常具有两种半导体各自的PN结都不能达到的优良的光电特性，使它适宜于制作超高速开关器件、太阳能电池以及半导体激光器等。

提高转换效率和降低生产成本是太阳能电池制作中考虑的两个主要因素。目前，单晶硅太阳能电池在地面应用中占据主导地位，而且转换效率也最高，但其昂贵的生产成本也制约着它大规模的应用。因此，人们一直在寻找单晶硅太阳能电池的替代品，其中开发的非晶硅太阳能电池由于其固有的光致衰退效应导致电池性能不稳定；多晶硅太阳能电池尽管性能稳定，转换效率也较高，但其生产成本仍然很高。本发明提出一种非晶硅/多晶硅复合异质结太阳能电池，它不仅具有较高的转换效率，而且成本也可以大幅度降低，具有广泛的产业化应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低，制作方法简单的硅基异质结薄膜太阳能电池的制作方法。