專利名稱：窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池及其制備方法
窗口層為P型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源中薄膜太陽電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種窗口層為p型微晶硅
鍺的硅鍺薄膜太陽電池及其制備方法。背景技術(shù)：
縱觀太陽能電池所利用的對象——太陽光的光譜，它在可見光部分能量只有不到 50%。要想提高太陽電池的效率，把其光譜響應(yīng)擴展到1. l微米以下是非常重要的，因為這 包括了太陽光90%以上的能量。鍺是一種帶隙在0. 66ev的窄帶隙半導(dǎo)體材料，它與硅構(gòu)成 的薄膜合金材料，有著大幅度向窄帶隙方向調(diào)制的作用。利用薄膜中鍺的摻入來提高材料 對光譜的吸收范圍和吸收效率，是太陽能電池效率提高的有效方法。 在p-i-n(p型摻雜層-本征層-n型摻雜層)型微晶硅鍺薄膜太陽電池中，p層對 電池性能有重要影響。p/i的界面特性是影響太陽電池性能的關(guān)鍵；同時由于i層沉積于P 層之上，因此P層還會嚴(yán)重影響有源區(qū)的材料結(jié)構(gòu)和光電特性。傳統(tǒng)的硅基薄膜太陽電池 中的P層都是采用摻雜的P型非晶硅或微晶硅材料，這種P層材料應(yīng)用到微晶硅鍺太陽電 池時，由于P、 i屬于異質(zhì)材料，這樣就會造成p/i界面晶格及帶隙的不匹配，因而影響電池 的性能。因此，針對微晶硅鍺太陽電池，需要解決p/i界面的匹配問題，從而提高電池效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題，提供一種窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄 膜太陽電池及其制備方法，該硅鍺薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)新穎；制備的P型微晶硅鍺薄膜材料 具有帶隙和晶化率可調(diào)、電導(dǎo)率高的優(yōu)點且制備工藝簡單、容易操作、制造成本低；采用該 材料的硅鍺薄膜太陽電池優(yōu)化了電池p/i的界面匹配，改善了界面特性，有利于提高電池 效率。 本發(fā)明的技術(shù)方案 —種窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池，包括透明襯底、透明導(dǎo)電薄膜、 窗口層、本征層、N+層和金屬背電極，窗口層為p型微晶硅鍺薄膜。 —種窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池的制備方法，采用甚高頻等離子 增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備制備，制備方法包括下述步驟1)將帶有透明導(dǎo)電膜的玻璃襯底放 在真空室內(nèi)，本底真空高于2X10—4Pa;2)在向反應(yīng)室通入反應(yīng)氣體硅烷、氟化鍺、硼烷和氫 氣的條件下，沉積P型微晶硅鍺薄膜。 所述帶有透明導(dǎo)電膜的玻璃襯底厚度為0.5毫米-1.5毫米，鍍有的透明導(dǎo)電薄膜 為ZnO膜、Sn02膜或Sn02_ZnO復(fù)合膜。 所述反應(yīng)氣體硅烷、氟化鍺、硼烷和氫氣的流量為硅烷(5-10)sccm;氟化鍺 (0. 5-2. 0) sccm ;硼烷(0. 05-0. 3) sccm ;氫氣(100-200) sccm。
所述沉積p型微晶硅鍺薄膜的工藝參數(shù)為輝光激勵頻率70MHz ;輝光功率密度
(100-500)毫瓦/cm2 ;反應(yīng)氣體壓強大于0. 3Torr ;襯底表面溫度150°C _220°C 。
本發(fā)明的有益效果是該硅鍺薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)新穎；制備的p型微晶硅鍺薄膜 材料具有帶隙和晶化率可調(diào)、電導(dǎo)率高的優(yōu)點且制備工藝簡單、容易操作、制造成本低；采 用該材料的硅鍺薄膜太陽電池優(yōu)化了電池p/i的界面匹配，改善了界面特性，有利于提高 電池效率。


附圖為窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1.透明襯底2.透明導(dǎo)電薄膜3.P型窗口層4.本征層5.N+層6.背反射
電極7.金屬電極
具體實施方式
實施例
—種窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池，包括透明襯底1、透明導(dǎo)電薄膜 2、 P型窗口層3、本征層4、 N+層5、背反射電極6和金屬電極7，背反射電極6為Zn0，金屬 背電極6為Ag，窗口層3為p型微晶硅鍺薄膜。作為窗口層的P型微晶硅鍺薄膜采用甚高 頻等離子增強化學(xué)氣相法制備，制備方法如下1)將厚度為2毫米并鍍有Zn0透明導(dǎo)電薄 膜的玻璃襯底放在真空室內(nèi)，本底真空高于2 X 10—4Pa ;2)在向反應(yīng)室通入反應(yīng)氣體硅烷、 氟化鍺、硼烷和氫氣的條件下沉積P型微晶硅鍺薄膜，反應(yīng)氣體硅烷、氟化鍺、硼烷和氫氣 的流量為硅烷5sccm、氟化鍺0. 5sccm、硼烷0. 05sccm、氫氣200sccm ;沉積p型微晶硅鍺薄 膜的工藝參數(shù)為輝光激勵頻率70MHz ;輝光功率密度(100-500)毫瓦/cm2 ;反應(yīng)氣體壓強 大于0. 3Torr ;襯底表面溫度150°C _220°C 。 本法制備的微晶硅鍺薄膜，經(jīng)檢測顯示，鍺含量為10%，在薄膜厚度為72nm時，測 得電導(dǎo)率為1. 68S/cm，晶化率為60%，在長波區(qū)域的平均透過率超過90%。
權(quán)利要求
一種窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池，包括透明襯底、透明導(dǎo)電薄膜、窗口層、本征層、N+層和金屬背電極，其特征在于窗口層為p型微晶硅鍺薄膜。
2. —種如權(quán)利要求1所述窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池的制備方法，采用甚高頻等離子增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備制備，其特征在于制備方法包括下述步驟1)將帶有透明導(dǎo)電膜的玻璃襯底放在真空室內(nèi)，本底真空高于2X10—4Pa;2)在向反應(yīng)室通入反應(yīng)氣體硅烷、氟化鍺、硼烷和氫氣的條件下，沉積p型微晶硅鍺薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池的制備方法，其特征在于所述帶有透明導(dǎo)電膜的玻璃襯底厚度為0. 5毫米-1. 5毫米，鍍有的透明導(dǎo)電薄膜為ZnO膜、Sn02膜或Sn02_ZnO復(fù)合膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求21所述窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體硅烷、氟化鍺、硼烷和氫氣的流量為硅烷(5-10)SCCm;氟化鍺(0. 5-2. 0) sccm ;硼烷(0. 05-0. 3) sccm ;氫氣(100-200) sccm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求21所述窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池的制備方法，其特征在于所述沉積P型微晶硅鍺薄膜的工藝參數(shù)為輝光激勵頻率70MHz ;輝光功率密度(100-500)毫瓦/cm2 ;反應(yīng)氣體壓強大于0. 3Torr ;襯底表面溫度150°C _220°C 。
全文摘要
一種窗口層為p型微晶硅鍺的硅鍺薄膜太陽電池，包括透明襯底、透明導(dǎo)電薄膜、窗口層、本征層、N+層和金屬背電極，窗口層為p型微晶硅鍺薄膜；該p型微晶硅鍺薄膜的制備方法，步驟為1)將帶有透明導(dǎo)電膜的玻璃襯底放在真空室內(nèi)，本底真空高于2×10-4Pa；2)在向反應(yīng)室通入反應(yīng)氣體硅烷、氟化鍺、硼烷和氫氣的條件下，沉積p型微晶硅鍺薄膜。本發(fā)明的優(yōu)點是該硅鍺薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)新穎；制備的p型微晶硅鍺薄膜材料具有帶隙和晶化率可調(diào)、電導(dǎo)率高的優(yōu)點且制備工藝簡單、容易操作、制造成本低；采用該材料的硅鍺薄膜太陽電池優(yōu)化了電池p/i的界面匹配，改善了界面特性，有利于提高電池效率。
文檔編號H01L31/042GK101740648SQ20091024484
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者倪牮, 尚澤仁, 張建軍, 曹宇, 王先寶, 耿新華, 趙穎 申請人:南開大學(xué)