專利名稱：串聯薄膜硅太陽能電池及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及串聯薄膜硅太陽能電池及其制造方法。
技術背景近年來，由于C02的過度排放所導致的地球變暖以及油價的持續(xù)上漲，使得能源左右人類未來五十年的生存，這一問題越來越成為最重要的問題。雖然 存在風力發(fā)電、生物能源、氫燃料電池等很多新的可再生能源技術，但是作為所有能源基礎的太陽能是無限綠色能源，因此利用太陽光的太陽能電池(Solar cell)備受矚目。入射到地球表面的太陽光相當于120,000TW，因此，在理論上由光電轉換 效率(conversion e伍ciency )為10%的太陽能電池只要覆蓋地球陸地面積的 0.16%，可以產生兩倍于一年全球能源消耗量的20TW電力。實際上，在過去的十年，全球太陽能電池市場每年以40%的速度高速成長。 目前，太陽能電池市場的90%由單晶硅(Single-crystalline )或者多晶硅 (poly-crystalline)等塊型(bulk)太陽能電池占有。但是，由于太陽能級硅片 (Solar-grade silicon wafer)的生產滿足不了火暴發(fā)性的需求，因此在全J求范圍內 發(fā)生缺貨現象，這成為降低生產成本的一大障礙。與此相反，使用氮化非晶硅(a-Si:H)吸光層的薄膜(thin-film)硅太陽能 電池，相對于塊型太陽能電池，其厚度可以減少至百分之一以下，因此可以大 面積低價生產。但是，光輻射引致性能衰退效應(Staebler-Wronski effect)阻礙薄膜硅太陽 能電池的商用化。光輻射引致性能衰退效應(Staebler-Wronski effect)是指，光 照射時，由于伴隨著在非晶硅吸光層上生成的電子(electron)-空穴(hole)對 非輻射結合(non-radiative recombination)的懸空名建的光生成(photocreation)而 產生的劣化(degradation)。在過去的三十多年，為了減少由光照射引起的純非晶硅吸光層的劣化進行了廣泛深入的研究。結果表明，存在于非晶硅-微晶硅相界(phase boundary) 的兩種物質為對光照射的劣化程度小的純吸光層。其中一個物質是，存在于從 非晶石圭向孩吏晶石圭相變(phase transition)之前的氫化純原晶(protocrystalline ) 硅(i-pc-Si:H)。另外一個物質是，具有30%-50%結晶體體積分數(crystal volume fraction)的氫化純微晶(microcrystalline )石圭(i卞c-Si:H )。另一方面，即使最大限度地減少由光照射引起的劣化，但是由于單一接合(Single-junction)薄膜硅太陽能電池具有性能才及限，因此開發(fā)將非晶硅上層電 池(top cell)和微晶珪下層電池(bottom cell)層壓的雙重接合(double junction) 薄膜硅太陽能電池或者把上述雙重接合太陽能電池進一步發(fā)展成為三重接合(triple junction)薄膜硅太陽能電池，以達到高穩(wěn)、定效率(Stabilized efficiency )。 雙重接合或者三重接合薄膜硅太陽能電池被稱之為串聯太陽能電池。上述 串聯太陽能電池的開路電壓為各單元電池的電壓之和，短路電流為各單元電池 短路電流中的最小值。制造串聯太陽能電池時，利用各單元電池之間的雙重接合，從光入射的上 層電池到下層電池純吸光層的光學能隙(optical band gap)逐漸減少，同時進 行光分離。各種各樣光譜光被各單元電池吸收，因此提高量子效率(quantum efficiency X另外，可以將光照射劣化程度相對嚴重的非晶硅上層電池的純吸光層厚度 變薄，由此可以降低劣化率(degradationratio),以獲得高穩(wěn)定效率。這種串聯太陽能電池對于光照射的穩(wěn)定性(Stability),不僅取決于各單元 電池純吸光層對于光照射的穩(wěn)定性，還取決于對于光照射敏感的上層電池的純 吸光層厚度。因此，如果雙重接合薄膜硅太陽能電池的上層電池和下層電池之間，或者 三重接合薄膜硅太陽能電池的上層電池和中間層電池(middle cell)之間插入能 強化內反射(internalreflection)的中間反射膜，則能夠使對于光照射敏感的上 層電池的氫化純非晶硅吸光層厚度變小，同時也能夠提高或者維持所需的短路 電流。因此可以減少對于光照射的劣化，獲得高穩(wěn)定效率。在此，作為串聯太陽能電池的中間反射膜，需要一種吸收光少并且具有高 垂直(vertical)導電率以及與硅薄膜之間的折射率(reflective index )相差大的 透明材料。6硅薄膜的折射率為3.5-4.0，因此作為中間反射膜，開發(fā)折射率為大約1.9 的氧化鋅(ZnO )薄膜(S. Y. Myong et al., Applied Physics Letters, 2007, Vol. 90, p.3026陽3028， Y. Akano et al., EP 1 650 814 Al, Y. Akano et al., EP 1 650 813 Al )或 者折射率為大約2.0的氫化n型混合相(mixed-phase )氧化硅薄膜(n-SiOx:H ) (C. Das et al" Applied Physics Letters, 2008, Vol. 92, p.053509, P. Buehlmann et al., Applied Physics Letters, 2007， Vol. 91, p.143505 )。這里的混合相是指，在氬化非晶氧化硅(a-SiOx:H)組織(tissue ) 內嵌入晶硅晶粒(grain)的結構，通常稱之為納米結晶(nanocrystalline )或者 微結晶(microcrystalline )。在薄膜拉曼(Raman)光譜上的520nm附近存在TO ( Transverse Optic )模 式的晶珪峰(peak)。由于氧化鋅中間反射膜的透射率和垂直導電率很出色，這對于提高串聯太 陽能電池效率方面起很大作用，但是在批量生產大面積太陽能電池模塊時，通 過激光劃線(laser scribing)法刻槽時氧化鋅發(fā)生很多分流(Shunt)等問題， 因此具有產量(yield)大幅下降的缺點。另外，氫化n型混合相氧化硅薄膜屬于硅薄膜系列，可以用相同波長的激 光同時對上層電池和下層電池進行刻槽，因此具有太陽能電池的批量生產效率 高以及大規(guī)模生產線的設計(layout)簡單的優(yōu)點。但是，雖然氧氣含量越高折 射率越低因而增加內反射，但是由于結晶體體積分數和導電率下降導致串聯電 阻(Series resistance )增大，因此具有填充因子減少的缺點。發(fā)明內容本發(fā)明的串聯薄膜硅太陽能電池，包括透明基板；第一單元電池，位于 上述透明基板上，且包括p型窗層、i型光電轉換層以及n型層；中間反射膜， 位于上述第 一單元電池上，且包括氧濃度逐漸增大的方式剖面分布的氫化n型 微晶氧化硅；第二單元電池，位于上述中間反射膜上，且包括p型窗層、i型 光電轉換層以及n型層。上述中間反射膜的厚度可以為10nm至lOOnm。上述中間反射膜的折射率可以為2.0。上述中間反射膜的電阻率可以為10力'cm至105n*cm。上述第一單元電池的n型層可以包括氫化n型微晶硅。 上述第一單元電池可以包括氫化非晶硅。 上述第二單元電池可以包括氫化非晶硅或者氫化微晶硅。 本發(fā)明的串聯薄膜硅太陽能電池可以包括兩個或者三個單元電池。 本發(fā)明的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，包括將透明正面電極層被 覆在透明基板上的階段;通過第 一刻槽工序去除上述透明正面電極層的 一部分， 并形成分離槽，以形成多個正面透明電極的階l殳；在上述多個正面透明電極上 以及上述分離槽內，形成包括p型窗層、i型光電轉換層以及n型層的第一單 元電池層的階段；包括氧濃度逐漸增大的方式剖面分布的氫化n型微晶氧化硅 的中間反射膜形成在上述第一單元電池層上或者將上述第一單元電池層氧化而 形成中間反射膜的階段；在上述中間反射膜上形成第二單元電池層的階段；通 過第二刻槽工序去除上述第一單元電池層和上述第二單元電池層的一部分，并形成分離槽的階段；在通過上述第二刻槽工序形成的分離槽內和上述第二單元 電池層上層壓金屬內電極層的階段；通過第三刻槽工序去除上述金屬內電極層 的一部分，并形成分離槽的P介^:。上述中間反射膜通過將上述第一單元電池層氧化而形成時，形成上述中間 反射膜所需的氧原料氣體可以包括二氧化碳或者氧氣。上述中間反射膜的折射率可以為2.0。上述中間反射膜的厚度可以為10nm至100nm。上述中間反射膜的電阻率可以為1021]*011至105Q*cm。本發(fā)明的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法可以形成兩個或者三個單元電 池層。上述中間反射膜形成在上述第一單元電池層上時，上述第一單元電池層的 n型層厚度為30nm至50nm，可以包4舌氫4匕n型孩i晶石圭。上述中間反射膜通過將述第一單元電池層的n型層氧化而形成時，上述第 一單元電池層的n型層厚度為40nm至150nm,可以包括氫化n型微晶硅。上述中間反射膜形成在上述第 一單元電池層上時，可以在形成上述中間反 射膜時維持用于層壓上述第一單元電池層的n型層的沉積溫度和沉積壓力。上述第 一單元電池層的n型層和上述中間反射膜可以在同 一個反應腔室內 形成。上述中間反射膜形成在上述第 一單元電池層上時，為了形成上述中間反射 膜的氧原料氣體的分壓可以先增加后再維持在特定值，或者上述氧原料氣體的 流量可以分多個階段增加。上述中間反射膜通過將上述第一單元電池層氧化而形成時，在關閉用于形成上述第 一單元電池層的n型層的等離子體后，流入用于形成上述中間反射膜 所需的氧原料氣體，然后再將等離子體開啟。


圖1為根據本發(fā)明一實施例的串聯薄膜硅太陽能電池結構的剖面圖； 圖2a和圖2b為根據本發(fā)明一實施例的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法 流程圖；圖3a和圖3b為根據本發(fā)明另一實施例的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方 法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本實施例。串聯薄膜硅太陽能電池具有雙重接合或者三重接合結構，圖1中以雙重接 合串聯薄膜硅太陽能電池為舉例說明。如圖1所示，根據本發(fā)明一實施例的串聯薄膜硅太陽能電池包括，透明絕 緣基板IO、透明正面電4及20、第一單元電池30、中間反射膜40、第二單元電 池50以及金屬內電極70。透明正面電極20形成在透明絕纟彖基板10上，并包括透明導電氧化物(TCO; Transparent Conducting Oxide )。第一單元電池30位于透明絕緣基板10和透明正面電極20上，并包括通過 等離子體增強化學氣相沉積(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法形成的p型窗層30p、 i型光電轉換層30i以及n型層30n。中間反射膜40位于第一單元電池30上，并包括氫化n型微晶氧化硅。這 時，中間反射膜40的氧濃度以逐漸增大的方式剖面分布(profiled)。第二單元電池50位于中間反射膜40上，并包括通過PECVD法形成的p 型窗層50p、 i型光電轉換層50i以及n型層50n。這時，第二單元電池50可以9包括氫化非晶硅或者氫化微晶硅。金屬內電極70層壓在第二單元電池50上。如圖l所示，根據本發(fā)明實施例的薄膜硅太陽能電池還可以包括通過化學氣相沉積(CVD )法成膜的背面反射膜60，以4吏第二單元電池50的n型層50n 和金屬內電極70之間的光捕捉效果(light trapping effect)達到最好。以薄膜硅太陽能電池的情況下，透明絕》彖基板IO作為光入射的部分，可以 包括光透射率高并且能防止薄膜硅太陽能電池內部產生短路的透明絕緣性材 料。透明正面電極20應將入射的光向不同的方向散射(light scattering ),并對 用于形成微晶硅薄膜的氫等離子體具有耐久性。因此，透明正面電極20可以包 含氧化鋅(ZnO )。另外，在本發(fā)明的實施例中，通過使用頻率為13.56 MHz的射頻等離子體 增強化學氣相沉積(RF PECVD; Radio Frequency Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition )法或者使用頻率大于13.56 MHz的甚高頻(VHF; Very High Frequency) PECVD法形成包括p型窗層30p、 i型光電轉換層30i以及n型層 30n的第一單元電池30。 RF或者VHF由于頻率高，因此沉積速度快且提高膜 質。這時，第一單元電池30可以包括氫化非晶石圭。中間反射膜40包括氧剖面分布(profiled)的氫化n型微晶氧化硅或者通 過后續(xù)氧化工序形成的氬化n型微晶氧化硅。中間反射膜40形成在氫化n型微 晶硅(n卞c-Si:H )薄膜30n上。第二單元電池50可以通過RF PECVD法或者VHF PECVD法在中間反射 膜40上形成，并包括p型窗層50p、 i型光電轉換層50i以及n型層50n。這時， 第二單元電池50由微晶硅或者非晶硅構成。背面反射膜60通過CVD法在第二單元電池50上成膜，并包含氧化鋅 (ZnO),以4吏光捕捉效果(light trapping effect)達到最好。金屬內電極70將透過第二單元電池的光反射出去，并用作內電極。金屬內 電極70可以包括氧化鋅(ZnO)或者銀(Ag)，可以通過CVD法或者濺射 (Sputtering)法成膜。在硅薄膜太陽能電池的批量生產過程中，為了使其串聯，通過激光劃線 (Scribing)法等刻槽方法完成刻槽工序。這種刻槽在透明正面電極20、第二單元電池50和金屬內電極70上進行。下面結合圖2a、圖2b、圖3a和圖3b詳細說明中間反射膜的形成。圖2a 和圖2b為根據本發(fā)明一實施例的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法流程圖。如圖2a所示，在透明絕緣基板IO上被覆透明正面電極層(S210)。通過第一刻槽工序去除被覆在透明絕緣基板10上的透明正面電極層的一 部分，并形成分離槽，由此形成相互分離的多個透明正面電極20 (S220)。在多個透明正面電極20和透明正面電極20之間的分離槽內以及透明正面 電極20上形成包括p型窗層30p、 i型光電轉換層30i以及n型層30n的第一 單元電池層(S230)。在第一單元電池層上形成包括氫化n型微晶氧化硅(n卞c-SiOx:H)的中間 反射膜40 ( S240 )。中間反射膜40的氧濃度通過調節(jié)向腔室內流入的二氧化碳 的流量以其濃度逐漸增大的方式剖面分布。在中間反射膜40上形成包括p型窗層50p、 i型光電轉換層50i以及n型 層50n的第二單元電池層(S250)。通過第二刻槽工序去除第一單元電池層和第二單元電池層的一部分，并形 成分離槽，由此形成第一單元電池30和第二單元電池50 (S260)。在第二單元電池50上和通過第二刻槽工序形成的分離槽內層壓金屬內電 極層(S280)。因此金屬內電極層與透明正面電極20相連接。通過第三刻槽工序去除金屬內電極層的一部分，并形成分離槽，進而形成 多個金屬內電極70 (S290)。第二刻槽工序后為了使光捕捉效果(light trapping effect)達到最好，可以 通過CVD法在第二單元電池層的n型層50n上形成背面反射膜60 ( S270 )。為了提高初始效率，在形成第一單元電池層的階段(S230)， p型窗層30p 和i型光電轉換層30i之間可以插入緩沖層(buffer layer)。初始效率是指，根 據本發(fā)明剛制造出的太陽能電池效率。在形成第一單元電池層的階段(S230)，包含p-i-n型薄膜硅的第一單元電 池層通過RF PECVD法或者VHF PECVD法形成。第一單元電池層的n型層 30n厚度為30nm至50nm，并包括氫化n型微晶硅(n卞c-Si:H )薄膜。如果第 一單元電池層的n型層30n厚度為30nm以上時，n型層30n具有高導電率。 如果厚度為50nm以下時，可防止由于n型層30n厚度增加而造成的過度光吸收。這時為了形成n型微晶硅(n卞c-Si:H)薄膜所需的原料氣體可以包含硅烷 (SiH4 )、氫(H2)和膦烷(PH3 )。在形成包括氫化n型微晶硅(n卞c-Si:H)薄膜的n型層30n后，如圖2b 所示，維持原料氣體的流量、沉積溫度以及沉積壓力等，并將二氧化碳(C02) 等氧原料氣體流入到反應腔室(S241a)。由于維持原料氣體的流量、沉積溫度 以及沉積壓力等，并將包含原料氣體和氧原料氣體的混合氣體流入到反應腔室， 因此第一單元電池層的n型層30n和中間反射膜40可以在同 一個反應腔室內形 成。這時，氧原津+氣體的流量一皮流量控制器(MFC; Mass Flow Controller)控制。 即，將反應腔室內的混合氣體設定為一定的流量時，流量控制器通過調節(jié)使混 合氣體中的氧原料氣體的分壓(pressure fraction)先上升后再維持在特定值。 因此，中間反射膜40在第一單元電池層上形成。這時，中間反射膜40包括n型微晶氧化珪(n卞c-SiOx:H ),并n型微晶氧 化硅(n卞c-SiOx:H)的氧濃度以逐漸增大的方式剖面分布。例如，如果n型凝: 晶氧化硅(n卞c-SiOx:H)內的第一位置和透明絕》彖基板10之間的距離大于n 型微晶氧化硅(n卞c-SiOx:H)內的第二位置和透明絕緣基板10之間的距離， 則第一位置上的氧濃度大于第二位置上的氧濃度。流量控制器將氧原料氣體的流量分階段增加(S242a),因此可以形成包括 氫化n型微晶氧化硅(n卞c-SiOx:H)的中間反射膜40 (S243a)。因此，n型微 晶氧化硅(n-jLtc-SiOx:H)的氧濃度以逐漸增大的方式剖面分布。中間反射膜40的厚度可以為10nm至100nm。如果中間反射膜40的厚度 為10nm以上，可以充分進行光的內反射。如果中間反射膜40的厚度為100nm 以下，可以從第一單元電池30向第二單元電池提供充分的光，并防止中間反射 膜40的光吸收以及第 一單元電池30和第二單元電池50之間的串聯電阻不必要 地增大。另外，根據本發(fā)明實施例的中間反射膜40的電阻率可以為10力.cm至105 Q.cm,折射率可以為2.0。因此，中間反射膜40具有高垂直導電率。因此，可防止結晶體體積分數急劇下降，進而防止垂直導電率的下降，并 且在n型層30n和中間反射膜40之間的界面上折射率或者光學能隙的變化是連貫的。因此，可防止第一單元電池的n型層30n和中間反射膜40之間雙重接合的 界面上缺陷密度(defect density)急劇增加，使中間反射膜40的光吸收變得最 小。圖3a和圖3b為根據本發(fā)明另一實施例的串聯薄膜硅太陽能電池制造方法 的流程圖。如圖3a和圖3b所示，透明絕緣基板IO上被覆正面透明電極層(S310)。 通過第一刻槽工序，去除正面透明電極層的一部分，并形成分離槽，由此形成多個正面透明電極20 (S320)。第一單元電池層形成在透明正面電才及20上，并在通過第一刻槽工序形成的分離槽內形成(S330)。第一單元電池層包括p型窗層30p、 i型光電轉換層30i以及n型層30n。氧原子被等離子體從氧氣或者二氧化碳等氧原料氣體分解出來，且氧原子 向n型層30n的微晶硅(n卞c-Si:H)擴散。由此，形成包括氫化n型微晶氧化 硅(n卞c-SiOx:H)的中間反射膜40 (S340 )。即，在本發(fā)明的另一實施例中， 中間反射膜40是通過將第一單元電池層的n型層30n氧化而形成。在中間反射膜40上形成包括p型窗層50p、 i型光電轉換層50i以及n型 層50n的第二單元電池層(S350)。通過第二刻槽工序，去除第一單元電池層、中間反射膜40和第二單元電池 層的一部分，并形成分離槽，由此形成第一單元電池30和第二單元電池50 (S360 )。在第二單元電池50上和通過第二刻槽工序形成的分離槽內層壓金屬內電 極層(S380)。由此，金屬內電極層和透明正面電極20相連接。通過第三刻槽工序，去除金屬內電極層的一部分，并形成分離槽，由此形 成相互分離的多個金屬內電極70 (S390)。在第二刻槽工序后，為了使光捕捉效果(light trapping effect)達到最好， 在第二單元電池層的n型層50n上，可以通過CVD法形成背面反射膜60 (S370)。為了提高初始效率，在形成最初的多個單元電池層的階段(S330 )，在p 型窗層和i型光電轉換層之間可以插入緩沖層(buffer layer )。第一單元電池層通過RF PECVD法或者VHF PECVD法形成時(S330 )， 第 一單元電池層的n型層30n厚度可以為40nm至150nm，并包括氫化n型微 晶硅(n卞c-Si:H )。形成第一單元電池層的n型層30n所需的原料氣體可以包含 硅烷(SiH4 )、氫氣(H2)和膦烷(PH3 )。另一方面，如圖3b所示，氫化n型微晶硅(n卞c-Si:H)薄膜的沉積隨等離 子體的關閉(S341b)，即隨等離子體的生成終止而結束。在氫化n型微晶硅 (n卞c-Si:H)薄膜的沉積結束后，在維持沉積溫度的情況下將上述三種原料氣 體從反應腔室排出(S342b)。在排出原料氣體后，沉積腔室內后續(xù)工序的基準壓力可以為l(T5 Torr至 l(T7 Torr。沉積腔室內的壓力達到后續(xù)工序基準壓力后，將氧氣(02 )或者二 氧化碳(C02)等氧原料氣體流入到反應腔室(S343b)。通過與反應腔室連接 的壓力控制器(pressure controller)和角閥(angle valve ) 4吏反應腔室的后續(xù)工 序壓力維持在特定值。這時，流入到反應腔室的氧原料氣體流量可以為1 Osccm至500sccm,反應 腔室的壓力可以為0.5Torr。如果氧原料氣體流量為1 Osccm以上，氧氣擴散速 度會增加。如果氧原料氣體流量為500sccm以下，可防止氣體費用不必要地增 加。另外，反應腔室的壓力為0.5Torr時，確保氧氣擴散速度的同時可防止氣體 費用的增加。之后，開啟等離子體(S344b)，即，通過等離子體的生成，氧原料氣體被 分解，并產生氧原子。如果n型層30n的氫化n型微晶硅(n卞c-Si:H)薄膜表 面被氧原子氧化(S345b)，在n型層30n的n型微晶硅(n卞c-Si:H)薄膜上形 成包括氬化n型微晶氧化硅(n卞c-SiOx:H)薄膜的中間反射膜40 ( S346b )。另外，通過調節(jié)氧化工序時間，在氧化工序結束后，氫化n型微晶硅 (n卞c-Si:H)薄膜的厚度減少至30nm至50nm。氫化n型微晶硅(n卞c-Si:H ) 薄膜越厚，結晶體體積分數也越大，因此垂直導電率也增大。在本發(fā)明的實施 例中，以結晶體體積分數大的氫化n型微晶硅(n卞c-Si:H)薄膜的情況下，利 用氧氣向晶粒間滲透，容易后氧化(post-oxidation)的特性。通過后氧化工序，氬化n型微晶硅(n卞c-Si:H)薄膜表面轉換成包括氫化 n型微晶氧化硅(n卞c-SiOx:H)薄膜的中間反射膜40。因此，可防止垂直導電 率的急劇下降，進而減少折射率。另一方面，根據圖2a至圖3b所示的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法， 為了使其串聯，通過激光劃線(Scribing)法等方法完成第一至第三刻槽工序。因此，為了形成大面積太陽能電池模塊，用相同波長的激光束同時對各單 元電池和中間反射膜進行刻槽，因此提高串聯薄膜硅太陽能電池的生產效率 (yield )，并且可以簡化大規(guī)^莫生產線的設計(layout )。在本發(fā)明中，p型窗層30p、 50p是摻雜諸如三族物質的雜質的層，i型光 電轉換層30i、 50i是純硅層，n型層30n、 50n是摻雜諸如五族物質的雜質的層。另一方面，根據本發(fā)明實施例的串聯薄膜硅太陽能電池及其制造方法，主 要考慮多個單元電池p-i-n-p-i-n型雙重接合薄膜硅太陽能電池和 p-i-n-p-i-n-p-i-n型三重接合薄膜硅太陽能電池的情況。如上所述，以雙重接合薄膜硅太陽能電池的情況下，在第一單元電池和第 二單元電池之間形成包括折射率為2.0的氫化n型微晶氧化硅(n卞c-SiOx:H) 的中間反射膜。另外，以雙重接合薄膜硅太陽能電池的情況下，第一單元電池30的i型光 電轉換層30i可以包括，氫化純非晶硅(i-a-Si:H)、氫化純原晶硅(i-pc-Si:H)、 氫化純原晶硅多層膜(i-pc-Si:H multilayer )、氫化純非晶硅石友化物(i-pc-SiC:H )、 氫化純原晶硅碳化物(i-pc-SiC:H)、氫化純原晶硅碳化物多層膜(i-pc-SiC:H multilayer )、氫化純非晶氧化硅(i-a-SiO:H )、氫化純原晶氧化硅(i-pc-SiO:H )、 氫化純原晶氧化硅多層膜(i-pc-SiO:Hmultilayer)之一。另外，以雙重接合薄膜硅太陽能電池的情況下，第二單元電池50的i型光 電轉換層50i可以包括，氫化純非晶硅(i-a-Si:H )、氫化純非晶硅鍺(i-a-SiGe:H )、 氫化純原晶硅鍺(i-pc-SiGe:H)、氫化純納米晶硅(i-nc-Si:H )、氫化純微晶硅 (i卞c-Si:H)、氫化純微晶硅鍺(i卞c-SiGe:H )之一。另一方面，以p-i-n-p-i-n-p-i-n型三重接合薄膜硅太陽能電池的情況下，三 個單元電池中位于中間的單元電池相當于在本發(fā)明實施例中說明的第一單元電 池或者第二單元電池。即，如果位于中間的單元電池是第一單元電池，第二單元電池與三重接合 薄膜硅太陽能電池的金屬內電極相接觸或者相鄰。另外，如果位于中間的單元 電池是第二單元電池，第一單元電池與三重接合薄膜硅太陽能電池的透明正面 電極相4妄觸或者相鄰。15另外，如果位于中間的單元電池是第二單元電池，在第一單元電池和第二單元電池之間形成包括氫化n型微晶氧化硅(n卞c-SiOx:H )的中間反射膜。且包括氫化n型^t晶氧化硅(n卞c-SiOx:H )的中間反射膜。另外，以三重接合薄膜硅太陽能電池的情況下，與透明正面電極接觸或者 相鄰的單元電池的i型光電轉換層可以包括，氫化純非晶硅(i-a-Si:H)、氫化純 原晶硅(i-pc-Si:H)、氫化純原晶硅多層膜(i-pc-Si:H multilayer )、氫化純非晶 硅碳化物(i-pc-SiC:H )、氫化純原晶硅碳化物(i-pc-SiC:H )、氫化純原晶硅碳 化物多層膜(i-pc-SiC:H multilayer),氫化純非晶氧化硅(i-a-SiO:H )、氫化純 原晶氧化硅(i-pc-SiO:H )、氬化純原晶氧化硅多層膜(i-pc-SiC:H multilayer) 之一》另外，位于三重接合薄膜硅太陽能電池中間的單元電池的i型光電轉換層 可以包括氫化純非晶硅鍺(i-a-SiGe:H)、氫化純原晶硅鍺(i-pc-SiGe:H )、氫化 純納米晶硅(i-nc-Si:H )、氫化純微晶硅(i卞c-Si:H )、氫化純微晶硅鍺碳(i卞c-SiGeC:H )等，下層電池的純吸光層可以包括，氫化非晶硅鍺(i-a-SiGe:H )、 氯化純原晶硅鍺(i-pc-SiGe:H)、氫化純納米晶硅(i-nc-Si:H )、氫化純微晶硅(i卞c-Si:H)、氫化純微晶硅鍺(i卞c國SiGe:H )之一。
權利要求
1、一種串聯薄膜硅太陽能電池，包括透明基板；第一單元電池，位于上述透明基板上，且包括p型窗層、i型光電轉換層以及n型層；中間反射膜，位于上述第一單元電池上，且包括氧濃度以逐漸增大方式剖面分布的氫化n型微晶氧化硅；第二單元電池，位于上述中間反射膜上，且包括p型窗層、i型光電轉換層以及n型層。
2、 根據權利要求1所述的串聯薄膜硅太陽能電池，其特征在于上述中間 反射膜的厚度為10nm至100nm。
3、 根據權利要求1所述的串聯薄膜硅太陽能電池，其特征在于上述中間 反射膜的折射率為2.0。
4、 根據權利要求1所述的串聯薄膜硅太陽能電池，其特征在于上述中間 反射膜的電阻率為1()2fi.cm至10512.cm。
5、 根據權利要求1所述的串聯薄膜硅太陽能電池，其特征在于上述第一 單元電池的n型層包含氫化n型微晶硅。
6、 根據權利要求1所述的串聯薄膜硅太陽能電池，其特征在于上述第一 單元電池包含氫化非晶硅。
7、 根據權利要求1所述的串聯薄膜硅太陽能電池，其特征在于上述第二 單元電池包含氫化非晶硅或者氫化微晶硅。
8、 根據權利要求1所述的串聯薄膜硅太陽能電池，其特征在于包含兩個或者三個單元電池。
9、 一種串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，包括 將透明正面電極層被覆在透明基板上的階段；通過第一刻槽工序去除上述透明正面電4及層的一部分，并形成分離槽，以 形成多個正面透明電極的階^:;在上述多個正面透明電極上以及上述分離槽內，形成包括p型窗層、i型光 電轉換層以及n型層的第 一單元電池層的階^殳；將包括氧濃度以逐漸增大的方式剖面分布的氫化n型微晶氧化硅的中間反 射膜形成在上述第一單元電池層上或者將上述第一單元電池層氧化而形成中間 反射膜的階段；在上述中間反射膜上形成第二單元電池層的階段；通過第二刻槽工序去除上述第一單元電池層和第二單元電池層的一部分，并形成分離槽的階段；在通過上述第二刻槽工序形成的分離槽內和上述第二單元電池層上層壓金 屬內電極層的階段；通過第三刻槽工序去除上述金屬內電極層的一部分，并形成分離槽的P介段。
10、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜通過上述第一單元電池層氧化而形成時，形成上述中間反 射膜所需的氧原料氣體包含二氧化碳或者氧氣。
11、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜的折射率為2.0。
12、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜的厚度為10nm至100nm。
13、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜的電阻率為10力.cm至105 Q.cm。
14、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在于形成兩個或者三個單元電池層。
15、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜形成在上述第一單元電池層上時，上述第一單元電池層的 n型層厚度為30nm至50nm，并包括氫化n型微晶硅。
16、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜通過將上述第一單元電池層的n型層氧化而形成時，上述 第一單元電池層的n型層厚度為40nm至150nm，并包括氫化n型微晶硅。
17、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜形成在上述第一單元電池層上時，在形成上述中間反射膜 時維持用于層壓上述第一單元電池層的n型層的沉積溫度和沉積壓力。
18、 根據權利要求17所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述第一單元電池層的n型層和上述中間反射膜在同一個反應腔室內形成。
19、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜形成在上述第一單元電池層上時，為了形成上述中間反射 膜的氧原料氣體的分壓先增加后再維持在特定值，或者上述氧原料氣體的流量 分多個階段增加。
20、 根據權利要求9所述的串聯薄膜硅太陽能電池的制造方法，其特征在 于上述中間反射膜通過將上述第一單元電池層氧化而形成時，在關閉用于形 成上述第一單元電池層的n型層的等離子體后，流入用于形成上述中間反射膜 所需的氧原料氣體，然后再將等離子體開啟。
全文摘要
本發(fā)明涉及串聯薄膜硅太陽能電池及其制造方法，該串聯薄膜硅太陽能電池包括透明基板；第一單元電池，位于上述透明基板上，且包括p型窗層、i型光電轉換層以及n型層；中間反射膜，位于上述第一單元電池上，且包括氧濃度逐漸增大的方式剖面分布的氫化n型微晶氧化硅；第二單元電池，位于上述中間反射膜上，且包括p型窗層、i型光電轉換層以及n型層。
文檔編號H01L31/042GK101593779SQ200910136549
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權日2008年5月27日
發(fā)明者明承燁 申請人:韓國鐵鋼株式會社