[发明专利]一种单晶薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶硅和太阳能电池，特别是一种高光电转化效率，成本低，制做工艺简单的单晶薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

目前日益严重的能源和环境问题催促着我们不得不找出一条替代现有能源结构的新型绿色能源，而太阳能正好成为我们不二的选择，而我们目前面临的问题是如何把太阳能转换成我们所需要的能源，从面出现了各种各样的太阳能电池有晶体硅，非晶硅，CIGS，HIT等等，然而发电成本太高使得太阳能发电无法与火电平价上网，离不开政策的支持，太阳能发电成本居高不下的原因大致可以归纳为转化效率低，原料成本高，工艺制做复杂难以产业化等。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种单晶薄膜太阳能电池及其制备方法。

技术方案：本发明公开了一种单晶薄膜太阳能电池，包括衬底，所述衬底上设有一层Mo导电膜构成背电极，Mo导电膜上为N型单晶薄膜层，N型单晶硅薄膜层上扩散P型单晶硅层形成PN结，所述P型单晶硅层上为TCO薄膜层构成的前电极。

本发明还公开了一种单晶薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，在衬底上镀上一层导电膜；

步骤二，在所述导电膜内刻划导电极；

步骤三，在导电膜上溅射N型单晶硅层；

步骤四，在N型单晶硅层上扩散出一层P型单晶硅层形成PN结；

步骤五，在N型单晶硅层和P型单晶硅层内刻划第二导电极；

步骤六，在N型单晶硅层上设置前电极(TCO薄膜层)；

步骤七，在前电极内刻划第三导电极，使第一导电极、第二导电极以及第三导电极导通，最终获得所述单晶薄膜太阳能电池。

本发明步骤一中，所述导电膜为Mo导电膜，厚度为0.6～1um。

本发明步骤二、步骤四和步骤七中采用波长为532nm的激光刻划导电极。

本发明步骤三中，耙材为单晶耙，采用磁控溅射低温镀膜，基底温度在100～200℃，使用PVD溅射形式镀上一层单晶硅，所用耙材为单晶硅耗，并且其表面具有绒面结构，很大强度的延长了光的吸收路程，相当于晶硅电池的制绒面的作用。

本发明步骤四中，采用低温激光扩散方式在N型单晶硅层上扩散出一层的P型单晶硅层，温度为350℃～450℃，扩散的结深为30～100nm，做为窗口层。

本发明步骤六中，所述前电极为TCO薄膜层构成。

总体而言，本发明所用到的技术有晶硅电池工艺，薄膜电池工艺，激光扩散新型技术，首先在一个合理的衬低上采用PVD镀一层金属导电层，此层既做为背电极用也做为反射层用，同时与晶硅和衬低具有比较好的粘附性，接着采用PVD溅射单晶靶材形成一薄层单晶硅薄膜，需要控制好溅射条件，接着采用扩散工艺，400℃～500℃左右，扩散时间为30分钟～60分钟，形成PN结，构成主要光电转换单元，最后采用现在比较成熟的工艺镀上电极，过程中需有三道激光刻划导电极以实现单元薄膜电池的串联。

有益效果：本发明由于采用晶硅结构具有比较规则的晶格结构所以比现有的薄膜太阳能电池具有更高的光电转化效率，采用薄膜的形式可以极大的降低原料硅的使用，同时采用激光扩散及划线一些普通的工艺完全可以采用现在的技术稍加改进既可实现，采用激光扩散工艺可以实现超浅结扩散为进一步提高光电转化效率留有空间，既具有晶体硅的晶格结构的规则性和少缺陷的结构，又具有薄膜的用料少，成本降，用途广泛的的特性，同时制程简单具有很强的市场潜力。本发明针对传统薄膜太阳能电池或晶体硅太阳能电池要么转化效率低、要么成本太高、要么工艺复杂的缺陷。采用了新型结构、新型材料、新型工艺方法，极大提高太阳能电池对太阳能电池的转换效率。这种电池据不完全估计其发电成本大概在0.2元/度电左右。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1至图7为本发明各个工艺步骤的结构示意图。

具体实施方式：

如图7所示，本发明公开了一种单晶薄膜太阳能电池，包括衬底，在衬底上设有带第一导电极的Mo导电膜构成背电极，Mo导电膜上为N型单晶硅层，N型单晶硅层上为P型单晶硅层形成PN结，所述N型单晶硅层和P型单晶硅层内设有第二导电极，P型单晶硅层上设有带第三导电极的TCO薄膜层构成前电极，所述第一导电极、第二导电极以及第三导电极导通。