專(zhuān)利名稱(chēng)：一種AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的制作方法
一種AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)一所屬技術(shù)領(lǐng)域本項(xiàng)發(fā)明所屬領(lǐng)域?yàn)?，新能源領(lǐng)域。 背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程步伐的不斷加快，工業(yè)和日常生活對(duì)能源的消 耗不斷加大；能源生產(chǎn)和石油化工行業(yè)的發(fā)展不能跟上整個(gè)世界經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展步伐，造成能源供需矛盾越來(lái)越大，原油和成品油的價(jià)格居高 不下，嚴(yán)重制約各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。能源消耗不斷增大，對(duì)環(huán)境的破壞作用也越來(lái)越大。能源危機(jī) 和環(huán)境惡化已經(jīng)成為當(dāng)今世界不可回避的頭等大事。為了解決能源和 環(huán)境問(wèn)題，各國(guó)爭(zhēng)相提出不同的解決方案.主要發(fā)達(dá)國(guó)家都以立法的 形式，減少和限制化石能源的消耗，鼓勵(lì)可再生能源的開(kāi)發(fā)。2005年3月，我國(guó)全國(guó)人大也頒布了可再生能源法，以法律的 形式鼓勵(lì)節(jié)約能源、減少污染排放、增加對(duì)新能源的研發(fā)投入。在可再生能源中，將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能電池是 可再生能源的最重要部分。我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在國(guó)家大力支持下，得到了 迅猛發(fā)展，已經(jīng)有企業(yè)的資產(chǎn)和產(chǎn)值超過(guò)億元。目前在太陽(yáng)電池產(chǎn)品中，95%以上的材料是單晶硅和多晶硅。這 兩種產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高，壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)是原材料成本和生產(chǎn)成
本高，使得產(chǎn)品售價(jià)高，限制了太陽(yáng)電池的普及推廣。下一代太陽(yáng)電池的發(fā)展方向是薄膜型太陽(yáng)電池電池。薄膜電池 是利用材料的面效應(yīng)，而且薄膜的厚度一般為微米數(shù)量級(jí)，材料的消 耗遠(yuǎn)低于單晶和多晶硅電池。薄膜電池的制備面積很大，沉積技術(shù)成熟，產(chǎn)量巨大使得最終生產(chǎn)出的太陽(yáng)電池產(chǎn)品的售價(jià)可以低于0. 5歐 元。目前在實(shí)驗(yàn)室研究和小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的薄膜太陽(yáng)電池有CdTe 電池和CIS (銅銦硒)電池。CdTe電池具有轉(zhuǎn)換效率高，制作工藝簡(jiǎn) 單而受到人們的高度重視，但Cd對(duì)人體有危害，在生產(chǎn)和使用過(guò)程 中會(huì)加大制造和使用成本。CIS電池要消耗大量的金屬銦，而銦是最 稀缺的金屬材料，目前全球的年產(chǎn)量大約200噸，其中大部分用于平 面顯示器中，所以，CIS電池會(huì)因材料來(lái)源稀少而被制約，不可能大 批量生產(chǎn)。AlSb 二元化合物的能隙寬度為1. 6eV，可以吸收太陽(yáng)光中可見(jiàn)光 光譜的98%， Al、 Sb都是大量生產(chǎn)和使用的金屬材料，在生產(chǎn)和使 用中無(wú)毒，對(duì)環(huán)境友好，是比較理想的新型薄膜電池材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，是尋找一種新的AlSb薄膜太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，可以 穩(wěn)定的、大面積的、高效的進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。發(fā)明內(nèi)容為AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)是玻璃/透明導(dǎo)電薄膜 /n-ZnS/p-AlSb/p-GaSb/Al 。
ZnS的帶隙為3.7eV，對(duì)應(yīng)截止波長(zhǎng)為335nm，覆蓋了太陽(yáng)光輻 射強(qiáng)度高的短波范圍，可以讓太陽(yáng)光中波長(zhǎng)大于335nm以上的光通 過(guò)。AlSb帶隙1.6eV，對(duì)應(yīng)截止波長(zhǎng)767nm，電池的響應(yīng)波長(zhǎng)范圍在 335 767nm之間，這一波段是太陽(yáng)光強(qiáng)分布的主要波段。ZnS的電子親合勢(shì)為2.8eV，帶隙3.7eV， AlSb的電子親合勢(shì)為 3.6eV，帶隙為1.6eV。 ZnS的費(fèi)米能級(jí)在導(dǎo)帶下方0.2~0.4eV位置， AlSb費(fèi)米能級(jí)在價(jià)帶上部0.2-0.3位置。因此，n-ZnS、 p-AlSb構(gòu)成 的異質(zhì)結(jié)不存在阻礙電子從n區(qū)向p區(qū)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)帶勢(shì)壘尖峰，也不存 在阻礙空穴從p區(qū)向n區(qū)運(yùn)動(dòng)的價(jià)帶勢(shì)壘尖峰。在A(yíng)lSb和背電極金屬之間加入一層p-GaSb薄膜。P-GaSb帶隙 0.75eV， AlSb可以和p-GaSb生成Al"GaxSb相。Al可以和p-GaSb 生成AlxGai.xSb相，從而在電池的背表面,到一薄層，既可以吸收 AlSb吸收層不能吸收的短波光子，也可以實(shí)現(xiàn)金屬背電極和AlSb之 間的歐姆接觸。 四具體實(shí)施方式
實(shí)施例在玻璃表面用熱沉積(CVD)濺射沉積一層透明導(dǎo)電薄膜，如ITO、 Sn02:F、 ZnO:Al等一種或幾種的多層膜，作為AlSb電 池的透明前電極。用濺射方法在透明前電極材料上沉積ZnS，厚度在 0. 1 0.5微米;然后沉積p-AlSb薄膜，厚度為0.3 5微米；沉積一 層GaSb，厚度0. 1 0. 2微米；最后沉積一層Al金屬背電極，厚度 為0.3 0.8微米。
權(quán)利要求
1.一種AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，包括在透明導(dǎo)電玻璃上面首先沉積一層ZnS作為電池的窗口層；沉積p-AlSb薄膜作為入射光的吸收層；在A(yíng)lSb上面沉積p-GaSb作為背接觸層；最后沉積金屬Al作為背金屬電極層。
2. 如權(quán)利要求1所述的AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，其特征是透明導(dǎo)電薄膜作為電池 的透明前電極。其中透明導(dǎo)電薄膜可以是ITO、 Sn02:F、 ZnO:Al的一種或幾 種的多層膜。
3. 如權(quán)利要求l所述的AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，其特征是ZnS薄膜作為電池的窗 口層，薄膜厚度在O. 1 0.5微米。
4. 如權(quán)利要求l所述的AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，其特征是p-AlSb薄膜作為電池的 吸收層，厚度為0.3 5微米。
5. 如權(quán)利要求l所述的AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，其特征是p-GaSb作為背接觸過(guò)渡 層，厚度O. 1 0.2微米。
6. 如權(quán)利要求l所述的AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，其特征是采用A1作為電池的背金 屬電極，厚度為0.3 0.8微米。
全文摘要
一種AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，本項(xiàng)發(fā)明所屬域?yàn)樾滦湍茉?。利用AlSb的1.6eV能隙寬度，可以充分的將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成電能。但AlSb的電子親合勢(shì)為3.6eV，難以找到合適的金屬背電極來(lái)與之形成歐姆接觸。本發(fā)明提出一種新的AlSb電池結(jié)構(gòu)。在透明導(dǎo)電玻璃面上，沉積一層ZnS作為電池的窗口層，用p-AlSb作為入射光的吸收層，選用GaSb作為AlSb與背金屬電極之間的過(guò)渡層，選用Al作為背金屬電極。本發(fā)明提出的AlSb太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，可以充分利用太陽(yáng)光的335-767nm波段，有效解決AlSb與金屬背電極的歐姆接觸特性，從而獲得高的填充因子和光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK101127372SQ200710050020
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
發(fā)明者馮良桓, 張靜全, 衛(wèi) 李, 武莉莉, 蔡亞平, 鄭家貴, 智 雷, 兵 黎 申請(qǐng)人:四川大學(xué)