[发明专利]一种硅基薄膜太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅基薄膜太阳电池，具体而言是一种硅基薄膜电池太阳电池及其制备方法。

背景技术

随着能源消耗的不断增加，石油和煤炭的大量使用所导致的温室气体已经严重影响生态环境，而且石油和煤炭资源也面临枯竭的境地。因此，寻求清洁的可再生能源变得日益紧迫，而太阳能是用之不竭的可再生能源，对环境保护具有十分重要的意义，太阳能的有效利用已经成为人类的共识。太阳能的利用，尤其是光伏发电技术，是最有希望的可再生能源技术。

硅基薄膜太阳电池除了具有节省原材料、耗能低、成本低、易于大面积生产的优势外，还有着原材料丰富、无污染等优点，但是硅基薄膜太阳电池还是具有转换效率低的缺点。

硅基薄膜电池的转换效率的提高，很大程度上取决于对太阳光谱内可见光的有效吸收，背反射电极最重要的作用是增加入射光在电池中光程，是提高光吸收的有效办法之一。硅基薄膜电池的背反射电极一般为Al或ZnO/Ag/Al、ZnO/Al、ZnO/Ag/NiCr合金等，而ZnO通常采用MOCVD和Sputter技术制备，但是ZnO的加入，增加了电池制备的成本。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种硅基薄膜太阳电池及其制备方法，该硅基薄膜电池太阳电池以n型纳米晶硅氧材料作为背反射电极以替代ZnO，可提高电池转换效率；其制备方法工艺简单、生产成本低，有利于大规模推广应用。

本发明的技术方案：

一种硅基薄膜电池太阳电池，以具有种子层结构的n型纳米晶硅氧材料作为背反射电极，种子层厚度为1-30nm，n型纳米晶硅氧材料的结构式为nc-SiO_x：H，厚度为20-100nm，硅基薄膜太阳电池的类型为p/i/n型单结或多结，单结硅基薄膜太阳电池的结构为：Glass/TCO/p/i/n(a-Si：H)/n(nc-Si：H)/n(nc-SiO_x：H)/Al，多结太阳电池的结构为：Glass/TCO/p/i/n/p/i/n…/n(a-Si：H)/n(nc-Si：H)/n(nc-SiO_x：H)/Al或Glass/TCO/p/i/n/p/i/n…/n(a-Si：H)/n(nc-Si：H)/n(nc-SiO_x：H)/Ag/Al。

一种所述硅基薄膜电池太阳电池的制备方法，步骤如下：

1）将玻璃基板的TCO衬底放入等离子增强化学气相沉积（PECVD）设备内，依次沉积p型窗口层、本征i层和n型非晶硅层；

2）在PECVD设备内采用等离子体处理技术处理电池的n型非晶硅层，工艺参数为：辉光激发频率13.56-100MHz、辉光功率密度10-1000mW/cm²，反应气体为氢气或氦气，反应气体压强0.1-10Torr，反应温度100-300℃，反应气体等离子处理时间10-1000S；

3）采用PECVD技术制备n型nc-Si：H种子层，工艺参数为：反应气体中增加磷烷和硅烷，反应气体中硅烷稀释率小于3%，磷烷与硅烷的掺杂比小于5%，辉光激发频率13.56-100MHz，辉光功率密度10~1000mW/cm²，反应气体压强0.1-10Torr，反应温度100-300℃，材料厚度为1-30nm；

4）采用PECVD技术制备n型nc-SiO_x：H背反射电极，工艺参数为：反应气体中增加二氧化碳，反应气体中硅烷稀释率小于3%，磷烷与硅烷的掺杂比小于6%，二氧化碳与硅烷的流量比小于7，辉光激发频率13.56-100MHz，辉光功率密度10~1000mW/cm²，反应气体压强0.1-10Torr，反应温度100-300℃，材料厚度20-100nm；

5）采用蒸发或者溅射方法制备Al电极，制得硅基薄膜电池太阳电池。

本发明的优点和有益效果是：