[发明专利]一种薄膜\晶硅叠层太阳电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的太阳电池结构，特别是关于一种薄膜/晶硅叠层太阳电池及其制造方法。

技术背景

晶硅太阳电池采用是晶硅材料，其禁带宽度为1.12eV，由于在光电转换过程中，能量大于等于材料禁带宽度的光子可以在硅材料中激发出电子-空穴对，并转化成电能，晶硅电池可利用太阳光谱可达1.1μm，因此可获得较大的短路电流密度，但当硅材料所吸收光子能量大于禁带宽度时，大于禁带宽度的能量将转换成热能耗散掉，并不能转换成电能，这就限制了光电转换效率的提高。

叠层结构的硅薄膜电池，根据不同带隙宽度的材料在不同区域吸收不同能量的光子，可以采用宽带隙的材料吸收短波段光，窄带隙材料吸收长波段光，从而拓宽太阳电池的光谱相应范围及电池转换效率。然而，由于硅薄膜是高缺陷密度的材料，光生载流子很容易复合，尤其是在制备叠层硅薄膜电池时，为了调节底电池的禁带宽度，通常要采用微晶化或合金化的方法，进一步增加的大面积均匀制备的难度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于克服现有电池的缺点，转换效率高，制备工艺简单的薄膜/晶硅叠层太阳电池。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种薄膜/异质结叠层太阳电池，其特征在于：它采用双结叠层电池结构，底电池为晶硅电池，顶电池为硅薄膜电池；晶硅电池采用n型硅片衬底作为基区，正表面采用高温扩散形成p型层作为发射区，背表面沉积钝化层和背电极；硅薄膜电池沉积在晶硅电池正表面上，沉积顺序为n型层、本征层、p型层；在硅薄膜电池p型层上沉积透明导电薄膜，在透明导电膜上设置前电极。

所述n型硅片可以是单晶硅片，也可以是多晶硅。

所述钝化层可以是n型掺杂硅薄膜，也可以是缓冲过渡层与n型掺杂硅薄膜形成的双层或多层硅薄膜。

所述背电极可以是金属铝膜，也可以是透明导电薄膜与金属铝膜形成的多层膜。

所述硅薄膜可采用a-Si:H、a-SiC:H、a-SiO:H、uc-Si:H、uc-SiC:H或uc-SiO:H中的任意一种或几种组合。

一种薄膜/异质结叠层太阳电池的制造方法，其步骤包括：1)在n型硅片正表面采用高温扩散形成p型扩散层，2)采用常规工艺去背结和表面硼硅玻璃，并对硅片进行清洗；3)在n型硅片背面沉积硅薄膜形成钝化层，4)在钝化层表面沉积导电膜作为背电极，5)然后，在晶硅太阳电池p型扩散层上用依次沉积硅薄膜形成n型层、本征层、p型层，6)最后在硅薄膜电池p型层表面沉积透明导电薄膜，并在其上设置前电极。

本发明采用薄膜/晶硅的叠层电池结构，由于硅薄膜材料禁带宽度较大，硅薄膜顶电池吸收高能量的短波光，透过顶电池的光被晶硅底电池吸收，并可调整晶硅电池厚度，以获得与顶电池匹配的电流密度。采用该结构，可拓展电池的光谱相应范围，提高电池开路电压与转换效率，同时获得较好的高温性能。

附图说明

图1是本发明提供的一种薄膜/晶硅叠层太阳电池的结构示意图

图2是本发明提供的一种薄膜/晶硅叠层太阳电池的制造流程图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1和图2，对本发明进一步详细说明。

1)采用厚度200μm，电阻率为5Ωcm的n型硅片1作为衬底，对表面进行清洗。

2)在n型硅片1的正表面用高温扩散法形成p型扩散层4，p型扩散层4的方块电阻在50Ω/□。

3)采用是常规化学法对扩散硅片进行去背结、去硼硅玻璃和表面清洗处理。

4)在n型硅片1背面沉积n型掺杂的硅薄膜，如a-Si:H、a-SiC:H或uc-Si:H，厚度20nm，构成的钝化层2。

5)在钝化层2表面用磁控溅射方法沉积铝层，厚度为1.5μm，形成背电极3。

6)在p型扩散层4上用PECVD依次沉积20nm n型层5，100nm的本征层6，20nm p型层7，得到n/i/p结构硅薄膜太阳电池。

7)在硅薄膜太阳电池p型层7上用磁控溅射沉积透明导电薄膜8，如ITO薄膜，厚度70nm；然后在透明导电薄膜8上丝网印刷低温银浆，低温烘干，得到前电极9，从而完成薄膜/晶硅叠层太阳电池的制造。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。