專利名稱：一種薄膜太陽電池的膜系和薄膜太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種薄膜太陽電池的膜系以及采用該膜系的薄膜太陽電池，屬于 光伏太陽電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源在世界范圍內(nèi)的緊張和短缺，人們對開發(fā)新能源的重視程度日益提高， 尤其是以太陽能為首的綠色能源的開發(fā)和利用日趨重視。太陽能以其無污染、無地域性限 制和全天候利用等獨(dú)特的優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注和青睞。基于成熟度、可靠性、低成本，易于與其他薄膜光伏材料結(jié)合使用，以及具有能配 合設(shè)計(jì)、制備方法進(jìn)步而改良工藝技術(shù)的特性，薄膜太陽電池的薄膜光伏模組制備技術(shù)成 為最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N太陽能電池產(chǎn)業(yè)。但是，目前的薄膜光伏模組普遍存在光電轉(zhuǎn)換率 低的問題，至今仍在6%左右，制約了薄膜太陽電池的應(yīng)用和發(fā)展。其中，薄膜太陽電池的膜 系結(jié)構(gòu)是影響薄膜光伏模組光電轉(zhuǎn)換率的關(guān)鍵因素之一。目前的非晶或微晶硅系統(tǒng)，電極 與薄膜的界面處有很高的電子電洞復(fù)合中心，耗散區(qū)過寬，不利于載流子達(dá)到相應(yīng)的電極。 非晶或微晶硅材質(zhì)中的載流子擴(kuò)散長度短，復(fù)合中心高，因此載體的漂移速度需要增強(qiáng)。因 為懸浮鍵形成的尾帶能階與帶系間的缺陷也形成一個(gè)正負(fù)載體再結(jié)合的中心，因懸浮鍵與 尾帶能階及多缺陷界面區(qū)域形成的扭曲的電場，也影響載流子的飄移速度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種薄膜太陽電池的膜系，本實(shí)用新型的目的還在于提 供一種采用該膜系的薄膜太陽電池。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種薄膜太陽電池的膜系，該膜系包括一個(gè)p-i-n光電單元，所述p-i-n光電單元 的P層上設(shè)置有重?fù)诫s的P+層，所述p-i-n光電單元的η層上設(shè)置有重?fù)诫s的N+層，該膜 系結(jié)構(gòu)為P+/p-i-n/N+。其中，所述膜系為非晶硅膜系或微晶硅膜系。所述P+層的雜質(zhì)含量大于ρ層， 所述N+層的雜質(zhì)含量大于η層。所述P+層的摻雜物的濃度與硅原子的濃度比為(5 100) 100000，所述N+層的摻雜物的濃度與硅原子的濃度比為(5 100) 100000。所述P+層的厚度小于ρ層，所述N+層的厚度小于η層。所述p-i-n光電單元的ρ 層、i層、η層的厚度比為2 (6 10) 3。一種薄膜太陽電池，包括基板、設(shè)置在基板上的透明導(dǎo)電層、背電極以及設(shè)置在透 明導(dǎo)電層和背電極之間的太陽電池膜系，所述膜系包括一個(gè)P-i-n光電單元，所述p-i-n光 電單元的P層上設(shè)置有重?fù)诫s的P+層，所述P-i-n光電單元的η層上設(shè)置有重?fù)诫s的N+層， 該膜系結(jié)構(gòu)為P+/p-i-n/N+。其中，所述膜系為非晶硅膜系或微晶硅膜系。關(guān)于純非晶區(qū)載子的分布，有分五個(gè)區(qū)段說，第一區(qū)由尾帶能階的電荷占據(jù)，接著是由正價(jià)懸浮鍵構(gòu)成的空間載子區(qū)，然后是一個(gè)幾乎是等電場的中性區(qū)，再接著是一帶負(fù) 電的懸浮鍵區(qū)，最后是另一由空間載子組成的導(dǎo)電尾帶區(qū)。該分析模型表明，在純非晶硅i 層中存在一種扭曲的電場，該電場限制了載子流的漂移。微晶硅是由硅原子形成的納米或 微米級硅晶體，各個(gè)小晶體之間的排列雜亂無章，故稱之為微晶硅。微晶硅太陽電池中通 常呈現(xiàn)很明顯的柱狀微晶結(jié)構(gòu)，中間裂隙與結(jié)晶區(qū)域形成錐形結(jié)構(gòu)。有時(shí)其裂隙可延伸到 i層中，因懸浮鍵而產(chǎn)生的尾帶連接與帶系間的缺陷形成正負(fù)載子再結(jié)合的中心，從而產(chǎn)生 電場的扭曲，因此，降低了載子的飄移速度。本實(shí)用新型在p-i-n光電單元外分別設(shè)置了重?fù)诫s的P+層和N+層，P+層與P層 的結(jié)合則可降低自由載子，尤其是正價(jià)的電洞的陷阱效應(yīng)，耗散區(qū)變短，載流子電洞到達(dá)正 電極的可能性增高；N+層對電子的作用與P+層對電洞的作用相同，進(jìn)而提升轉(zhuǎn)換效率。由 于N+、P+層的引入，可相應(yīng)減小η層和ρ層的厚度，電極對i層所產(chǎn)生的低能量的載流子的 收集效應(yīng)提高；由于電極對載流子收集效率的提高，i層厚度對電池效率的影響降低，這使 得生產(chǎn)成品率得到提高。太陽電池的色度與轉(zhuǎn)換效率也因此而改進(jìn)。層內(nèi)電場扭曲度的降 低，與膜厚的調(diào)適性增加，可有助于降低電池的生產(chǎn)成本，同時(shí)P+、N+層的引入改進(jìn)了電池 的光電轉(zhuǎn)換系數(shù)衰減特性。重?fù)诫s的P+層和N+層有減低帶電體復(fù)合性和滯留性的作用，同時(shí)因減低i層中電 場的扭曲度而增加了電洞與電子在半導(dǎo)體中的漂移速度。本實(shí)用新型薄膜太陽電池的膜系 光電轉(zhuǎn)換率高，成本低，本實(shí)用新型制得的薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換率達(dá)7.5%。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的薄膜太陽電池膜系的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的薄膜太陽電池膜系的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1見圖1所示，一種薄膜太陽電池的膜系，該膜系由以下部分組成重?fù)诫s的P+型非晶硅層1 ；設(shè)置在P+型非晶硅層1的其中一個(gè)面上的非晶硅p-i-n光電單元，該非晶硅p-i-n 光電單元由設(shè)置在P+型非晶硅層1的其中一個(gè)面上的P型非晶硅層2、設(shè)置在P型非晶硅 層2上的i型非晶硅層3、設(shè)置在i型非晶硅層3上的η型非晶硅層4組成；設(shè)置在η型非晶硅層4上的重?fù)诫s的N+型非晶硅層5。實(shí)施例2見圖2所示，一種薄膜太陽電池的膜系，該膜系由以下部分組成重?fù)诫s的P+型微晶硅層12 ；設(shè)置在P+型微晶硅層12的其中一個(gè)面上的微晶硅p-i-n光電單元，該微晶硅 p-i-n光電單元由設(shè)置在P+型微晶硅層12的其中一個(gè)面上的ρ型微晶硅層13、設(shè)置在ρ型 微晶硅層13上的i型微晶硅層14、設(shè)置在i型微晶硅層14上的η型微晶硅層15組成；[0027]設(shè)置在η型微晶硅層15上的重?fù)诫s的N+型微晶硅層16。實(shí)施例3見圖3所示，一種薄膜太陽電池，該薄膜太陽電池的薄膜光伏模組為沿入射光 方向，依次是玻璃基板6、設(shè)置在玻璃基板6上的透明導(dǎo)電膜(TC0)7、設(shè)置在透明導(dǎo)電膜 (TCO) 7上的P+型非晶硅層1、設(shè)置在P+型非晶硅層1上的ρ型非晶硅層2、設(shè)置在ρ型非 晶硅層2上的i型非晶硅層3、設(shè)置在i型非晶硅層3上的η型非晶硅層4、設(shè)置在η型非 晶硅層4上的N+型非晶硅層5、設(shè)置在N+型非晶硅層5上的ZnO層8、設(shè)置在ZnO層8上的 Al層9、設(shè)置在Al層9上的膠合膜(EVA)層10、設(shè)置在膠合膜(EVA)層10上的背板玻璃 11，經(jīng)加溫層壓、封裝，制得非晶硅薄膜太陽電池。實(shí)施例4見圖4所示，一種薄膜太陽電池，該薄膜太陽電池的薄膜光伏模組為沿入射光方 向，依次是玻璃基板17、設(shè)置在玻璃基板17上的透明導(dǎo)電膜(TCO) 18、設(shè)置在透明導(dǎo)電膜 (TCO) 18上的P+型微晶硅層12、設(shè)置在P+型微晶硅層12上的ρ型微晶硅層13、設(shè)置在ρ型 微晶硅層13上的i型微晶硅層14、設(shè)置在i型微晶硅層14上的η型微晶硅層15、設(shè)置在η 型微晶硅層15上的N+型微晶硅層16、設(shè)置在N+型微晶硅層16上的ZnO層19、設(shè)置在ZnO 層19上的Al層20、設(shè)置在Al層20上的膠合膜(EVA)層21、設(shè)置在膠合膜(EVA)層21上 的背板玻璃22，經(jīng)加溫層壓、封裝，制得微晶硅薄膜太陽電池。
權(quán)利要求一種薄膜太陽電池的膜系，其特征在于，該膜系包括一個(gè)p i n光電單元，所述p i n光電單元的p層上設(shè)置有重?fù)诫s的P+層，所述p i n光電單元的n層上設(shè)置有重?fù)诫s的N+層，該膜系結(jié)構(gòu)為P+/p i n/N+。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽電池的膜系，其特征在于，所述膜系為非晶硅膜系 或微晶硅膜系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽電池的膜系，其特征在于，所述P+層的雜質(zhì)含量大 于P層，所述N+層的雜質(zhì)含量大于η層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽電池的膜系，其特征在于，所述P+層的厚度小于P 層，所述N+層的厚度小于η層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽電池的膜系，其特征在于，所述p-i-n光電單元的ρ 層、i層、η層的厚度比為2 (6 10) 3。
6.一種薄膜太陽電池，包括基板、設(shè)置在基板上的透明導(dǎo)電層、背電極以及設(shè)置在透明 導(dǎo)電層和背電極之間的太陽電池膜系，其特征在于，所述膜系包括一個(gè)P-i-n光電單元，所 述P-i-n光電單元的P層上設(shè)置有重?fù)诫s的P+層，所述p-i-n光電單元的η層上設(shè)置有重 摻雜的N+層，該膜系結(jié)構(gòu)為P+/p-i-n/N+。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜太陽電池，其特征在于，所述膜系為非晶硅膜系或微晶 硅膜系。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種薄膜太陽電池的膜系，并公開了采用該膜系的薄膜太陽電池。本實(shí)用新型膜系包括一個(gè)p-i-n光電單元，所述p-i-n光電單元的p層上設(shè)置有重?fù)诫s的P+層，所述p-i-n光電單元的n層上設(shè)置有重?fù)诫s的N+層，該膜系結(jié)構(gòu)為P+/p-i-n/N+。重?fù)诫s的P+層和N+層有減低帶電體復(fù)合性和滯留性的作用，同時(shí)因減低i層中電場的扭曲度而增加了電洞與電子在半導(dǎo)體中的漂移速度。本實(shí)用新型薄膜太陽電池的膜系光電轉(zhuǎn)換率高，成本低，本實(shí)用新型薄膜太陽電池的膜系的光電轉(zhuǎn)換率達(dá)7.5％。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK201708164SQ20102012960
公開日2011年1月12日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者趙一輝 申請人:河南阿格斯新能源有限公司