專利名稱：薄膜太陽電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種薄膜太陽電池。
背景技術(shù)：
眾所周知，隨著全球能源危機(jī)的日益加劇，太陽能作為一種清潔、可再生的能源， 在全球范圍內(nèi)越來越受到關(guān)注。其中，光伏發(fā)電時(shí)大規(guī)模、經(jīng)濟(jì)地利用太陽能的最重要的手段之一，太陽電池組件是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的最主要部件，目前占市場主導(dǎo)地位的是晶體硅太陽電池，其余的多為薄膜太陽電池。受原材料限制和制備工藝的影響，晶體硅電池已經(jīng)很難再提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本。目前各國的研究重點(diǎn)都轉(zhuǎn)向了低成本、高效率和大面積的薄膜太陽電池的研發(fā)上。非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，電耗更低，非常吸引人。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換率問題，那么，非晶硅太陽能電池?zé)o疑是太陽電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。制造非晶硅太陽電池的方法有多種，最常見的是輝光放電法，還有反應(yīng)濺射法、化學(xué)氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法和熱分解硅烷法等。輝光放電法是將一石英容器抽成真空，充入氫氣或氬氣稀釋的硅烷，用射頻電源加熱，使硅烷電離，形成等離子體。非晶硅膜就沉積在被加熱的襯底上。若硅烷中摻人適量的氫化磷或氫化硼，即可得到N型或P型的非晶硅膜。襯底材料一般用玻璃或不銹鋼板。這種制備非晶硅薄膜的工藝，主要取決于嚴(yán)格控制氣壓、流速和射頻功率，同時(shí)，襯底的溫度控制也很重要。由于材料自身的特點(diǎn)，非晶硅一般采用PiN或者NiP結(jié)構(gòu)，如圖1所示。它是在襯底100上順序沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜200，P型摻雜層300，未摻雜的非晶硅本征吸收層 400，N型摻雜層500，最后用濺射或者LPCVD工藝沉積一層導(dǎo)電薄膜，作為背電極600。此種制作工藝，可以采用一連串沉積室，在生產(chǎn)中構(gòu)成連續(xù)程序，以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。同時(shí)，非晶硅太陽電池很薄，可以制成疊層式，或采用集成電路的方法制造，在一個(gè)平面上，用適當(dāng)?shù)难谀９に?，一次制作多個(gè)串聯(lián)電池，以獲得較高的電壓。非晶硅太陽電池一般采用具有寬光學(xué)帶隙的P型摻碳非晶硅作為電池的窗口層。 但是，具有寬光學(xué)帶隙的P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間存在能帶之間的失配問題，P/i界面形成一個(gè)帶隙突變的異質(zhì)結(jié)。P/i界面的能帶失配將導(dǎo)致界面處缺陷態(tài)密度增加，使得界面處電子和空穴復(fù)合幾率增加，降低電池的收集效率；大量研究顯示，解決 P/i界面缺陷態(tài)密度問題是提高太陽電池開路電壓(Voc)和填充因子(FF)的有效途徑。同時(shí)，P型非晶硅碳中的硼和碳將會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅本征吸收層400形成缺陷中心，硼和碳會(huì)在界面處堆積影響非晶硅本征吸收層400內(nèi)電場的均勻分布，降低電池的整體性能。為了解決P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間的能帶失配，人們開發(fā)了不同的緩沖層。早期的研究通過加入漸變帶隙的本征非晶硅碳緩沖層710，來解決P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間的能帶失配(R. R. Arya, A. Catalan。，and R. S. Oswald,"Amorphous silicon p-i-n solar cells with graded interface", Appl.Phys. Lett., 1986,49，pp.1089)。如圖2所示，在P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間增加了一層非晶硅碳緩沖層710。2004 年韓國的 S. Y. Myong(S. Y. Myong, S. S. Kim, and K. S. Lim, J. Appl. Phys. 95， 15252004)等人采取未稀釋的非晶硅碳層和氫稀釋的非晶硅碳層組成的雙層緩沖層來提高非晶硅電池P/i界面的特性，達(dá)到提高電池效率的目的。采用上述緩沖層技術(shù)一定程度上解決了 P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間的能帶失配問題，降低了 P/i界面處電子和空穴的復(fù)合，對(duì)電池性能的提高起到了一定的效果。但是上述兩種方案的緩沖層都摻雜有碳元素，不能有效阻擋P型摻雜層300和非晶硅碳緩沖層710中硼元素和碳元素向非晶硅本征吸收層400的擴(kuò)散。為了在解決P/i界面的能帶失配問題的同時(shí)，有效阻擋硼元素和碳元素向非晶硅本征吸收層400和P/i界面的擴(kuò)散堆積，研究者開始對(duì)緩沖層進(jìn)行進(jìn)一步研究。專利號(hào)為 JP19880258988的日本專利公開了名為“一種具有雙層結(jié)構(gòu)的P/i界面緩沖層”的技術(shù)。如圖3所示，該專利采用非晶硅碳緩沖層710和非晶硅層730作為緩沖層，有效解決了 P/i界面的能帶失配問題并阻擋了硼元素和碳元素向非晶硅本征吸收層400和P/i界面的擴(kuò)散堆積。但是為了保證能夠獲得具有較寬帶隙的非晶硅界面層，非晶硅層730的沉積溫度低于非晶硅本征吸收層400的沉積溫度，這種不同溫度之間的切換大大限制了薄膜電池的大規(guī)模量產(chǎn)。綜上所述，現(xiàn)有的P/i界面緩沖層技術(shù)雖然有效解決了 P/i界面的能帶失配問題并阻擋了硼元素和碳元素向本征層的擴(kuò)散，但是又帶來了不同界面沉積溫度的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制造薄膜太陽電池的方法，用于解決現(xiàn)有薄膜太陽電池P/i界面存在的能帶失配問題，并有效阻擋硼元素和碳元素向非晶硅本征吸收層400和P/i界面的擴(kuò)散和堆積，使緩沖層和非晶硅本征吸收層400能在相同溫度下進(jìn)行沉積，克服了溫度切換導(dǎo)致的量產(chǎn)限制。通過本發(fā)明的方法，可以實(shí)現(xiàn)高效薄膜太陽電池的量產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制造薄膜太陽電池的方法，其特征在于，包括以下步驟提供一襯底100，在所述襯底100上形成透明導(dǎo)電氧化物層200 ；在所述透明導(dǎo)電氧化物層200上形成PiN結(jié)800或NiP結(jié)900，所述PiN結(jié)800或 NiP結(jié)900包括N型摻雜層500，非晶硅本征吸收層400和P型摻雜層300 ；在所述PiN結(jié)800或NiP結(jié)900上形成背電極層600 ；其特征在于在所述PiN結(jié)800或所述NiP結(jié)900中的P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層 400之間，形成界面緩沖層700，所述界面緩沖層700包括與P型摻雜層300接觸的非晶硅碳層緩沖層710和與非晶硅本征吸收層400接觸的Protocrystalline阻擋層720 ；所述Protocrystalline阻擋層720為處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述P型摻雜層300的帶隙為2. 0 2. 4eV。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述非晶硅本征吸收層400的帶隙范圍為 1. 7 1. 8eV0根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述非晶硅碳緩沖層710的帶隙范圍為1. 8 1. 9eV0根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述非晶硅碳緩沖層710的厚度范圍為5 IOnm0根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述Protocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 30nmo根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述Protocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 15nm。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述Protocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 100。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述Protocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 50。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種薄膜太陽電池，其特征在于，包括襯底100 ；透明導(dǎo)電氧化物層200，形成于所述襯底100之上；PiN結(jié)800或NiP結(jié)900，形成于所述透明導(dǎo)電氧化物層200之上；所述PiN結(jié)800 或NiP結(jié)900包括N型摻雜層500，非晶硅本征吸收層400和P型摻雜層300 ；背電極層600，形成于所述PiN結(jié)800或NiP結(jié)900之上；其特征在于，還包括界面緩沖層700，所述界面緩沖層700在所述PiN結(jié)800或所述NiP結(jié)900中的P 型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間，其包括與P型摻雜層接觸的非晶硅碳層緩沖層710和與非晶硅本征吸收層400接觸的Protocrystalline阻擋層720 ；所述Protocrystalline阻擋層720為處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述P型摻雜層300的帶隙范圍為2. 0 2. 4eV。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述非晶硅本征吸收層400的帶隙范圍為 1. 7 1. 8eV0根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述非晶硅碳緩沖層710的帶隙范圍為1. 8 1. 9eV0根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述非晶硅碳緩沖層710的厚度范圍為5 IOnm0根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述Protocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 30nmo根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述Protocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 15nm。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述Protocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 100。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述Protocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 50。本發(fā)明提供的薄膜太陽電池及其制造方法，提供了非晶硅碳緩沖層710和 Protocrystalline阻擋層720組成的界面緩沖層。一方面，非晶硅碳緩沖層710的帶隙寬度(Etauc)為1.8-1. 9eV，介于P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間，解決了 P/i界面的能帶失配；另一方面，通過嚴(yán)格控制工藝條件使得Protocrystalline阻擋層720處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)較大的帶隙寬度。高氫稀釋工藝的“Protocrystalline” 阻擋層720由于富氫環(huán)境的存在，對(duì)界面起鈍化效果；由于“Protocrystal 1 ine ”阻擋層720 的材料不含碳元素，因此其可以有效阻止C和B的擴(kuò)散；同時(shí)其沉積溫度與P型摻雜層和非晶硅本征吸收層一樣，不存在溫度之間的切換。采用本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的界面緩沖層可進(jìn)一步提高電池效率，尤其是在采用單室PECVD技術(shù)的電池工藝中。


通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖1為沒有緩沖層的PiN電池結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；圖2 3為具有傳統(tǒng)緩沖層的PiN電池結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的制造薄膜太陽電池方法的一個(gè)具體實(shí)施方式
的流程圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的制造薄膜太陽電池方法的另一個(gè)具體實(shí)施方式
的流程圖；圖6為本發(fā)明的薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的示意性截面圖；圖7為沒有緩沖層的NiP電池結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；圖8為本發(fā)明的薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意性截面圖。附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 “上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對(duì)公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。參考圖4，圖4為本發(fā)明的制造薄膜太陽電池方法的一個(gè)具體實(shí)施方式
的流程圖。在步驟SlOl中，提供一襯底100，在所述襯底100上形成透明導(dǎo)電氧化物層200。上述襯底100為玻璃。
可選的，非晶硅太陽電池的襯底100的材料還可以為不銹鋼或特種塑料等。透明導(dǎo)電氧化物(Transparent Contact Oxide，TC0)對(duì)于硅薄膜太陽電池來說將扮演著關(guān)鍵的角色，其光學(xué)性質(zhì)或電學(xué)性質(zhì)均能夠直接影響太陽電池組件的發(fā)電效率。在襯底100上鍍透明導(dǎo)電氧化物形成的透明導(dǎo)電氧化物層200可做為硅薄膜太陽電池的前電極，其性質(zhì)對(duì)電池組件有直接關(guān)系。上述透明導(dǎo)電氧化物層200采用化學(xué)氣相沉積方法沉積的氧化鋅(ZnO)材料制成。可選的，透明導(dǎo)電氧化物層200的材料還可采用近年來產(chǎn)業(yè)界傾向的其他金屬氧化物半導(dǎo)體，如氧化錫(SnO2)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦(In2O3)等，這類材料的能隙在大于 3eV時(shí)，才能在可見光區(qū)獲得高穿透性，而單純半導(dǎo)體的導(dǎo)電性并不佳，所以為了增加導(dǎo)電性，會(huì)摻入雜質(zhì)來增加材料本身的電子或空穴。例如氧化鋅(ZnO)摻雜其他元素(如B、Ga、 Al 等)。可選的，形成透明導(dǎo)電氧化物層200還可以采用常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)技術(shù)禾口 鍵技術(shù)(Sputter Deposition System)。在步驟S102中，在所述透明導(dǎo)電氧化物層200上形成P型摻雜層300。在PiN結(jié)構(gòu)電池中，P型摻雜層300是受光面，因此制備工藝要求嚴(yán)格，不僅要有高的電導(dǎo)率，小的串聯(lián)電阻，還要有較高的光透射率。一般情況下，P型摻雜層300的厚度在20nm左右。此外，P型摻雜層300還要有高的光學(xué)帶隙，以增大內(nèi)建電勢(shì)，允許更多的太陽光透過它進(jìn)入非晶硅本征吸收層。上述P型摻雜層300選用P型硼摻雜非晶硅材料制成，帶隙為2. 09eV。另外，P型摻雜層300還可以采用寬帶隙高電導(dǎo)的微晶硅。使用微晶硅形成的P型摻雜層可以減少光吸收損失，還可以減少電池的串聯(lián)電阻?？蛇x的，P型摻雜層300的帶隙范圍為2. 08 2. IeV0把硅烷(SiH4)、CH4 (甲烷)等原料氣體導(dǎo)入真空度保持在10 IOOOPa的反應(yīng)室中，由于射頻(RF)電場的作用，產(chǎn)生輝光放電，原料氣體被分解，在襯底上形成非晶硅薄膜材料。在原料氣體中混入硼烷(B2H6)即能生成P型非晶硅，即形成上述P型摻雜層300?？蛇x的，還可以采用激光脈沖沉積法、分子束外延法、濺射法、增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積等方法形成。優(yōu)選的，可以采用交替沉積和氫處理法。在步驟S103中，在所述P型摻雜層300上形成非晶硅碳緩沖層710。非晶硅碳緩沖層710在薄膜太陽電池中能夠降低晶格失配的程度，改善電池的性能，在宏觀上表現(xiàn)就是P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間的帶隙過渡。通常在沉積完P(guān)型摻雜層300之后，反應(yīng)室內(nèi)重新混氣，反應(yīng)氣體有SiH4和CH4,并且CH4的流量比沉積P型摻雜層300時(shí)少。在緩沖層開始輝光的同時(shí)，關(guān)閉CH4。隨著緩沖層生長，氣路與沉積室中剩余的CH4氣體越來越少，從而改變了緩沖層中的碳含量，形成了非晶硅碳緩沖層710。輝光時(shí)間在10秒 80秒不等，通過時(shí)間來控制非晶硅碳緩沖層710 的厚度。當(dāng)非晶硅碳緩沖層710厚度較薄時(shí)，晶格失配問題得到初步改善，從而減少了載流子在界面的復(fù)合，因而隨著厚度的增加，電池的開路電壓增加，填充因子得到較大的改善，電池效率增加。但是，隨著厚度繼續(xù)增加，電阻也隨之升高，因此電池性能又會(huì)下降。
上述非晶硅碳緩沖層710的厚度為6nm，帶隙為1. 85eV?？蛇x的，上述非晶硅碳緩沖層710的厚度范圍為5 10nm?？蛇x的，還可以采用激光脈沖沉積法、化學(xué)氣相沉積和/或其他合適的方法形成。目前，調(diào)整非晶硅碳緩沖層710結(jié)構(gòu)的方法基本有兩種一種是固定其厚度，改變其帶隙的初始值(即非晶硅碳緩沖層710開始沉積時(shí)材料的帶隙)；另一種是固定帶隙的變化范圍，改變其厚度?？蛇x的，非晶硅碳緩沖層710的帶隙范圍為1. 8 1. 9eV。非晶硅碳緩沖層710的帶隙處于P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間，起到了改善能帶失配的作用，但是由于摻入了碳元素，碳元素會(huì)向非晶硅本征吸收層400擴(kuò)散，影響電池性能。因此需要一層不摻碳的薄膜阻擋層來阻擋碳元素的擴(kuò)散。在步驟S104中，在所述非晶硅碳緩沖層710上形成Protocrystalline阻擋層 720。Protocrystalline阻擋層720是處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜。這種薄膜處于非晶與微晶的相變區(qū)，因此兼具非晶硅的優(yōu)良光電特性和微晶硅的較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在非晶硅薄膜中，氫具有非常重要的作用，它可以鈍化非晶硅薄膜中大量存在的懸鍵，降低薄膜的缺陷密度，減少帶隙中的非輻射復(fù)合中心，從而顯著提高薄膜的穩(wěn)定性。 氫稀釋程度是控制非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜生長的一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)，它會(huì)顯著影響薄膜微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響薄膜的光電特性和整個(gè)器件的性能。非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜具有如下優(yōu)勢(shì)1.采用高氫稀釋工藝生長。由于富氫環(huán)境的存在，界面鈍化效果明顯；2.兼具穩(wěn)定性和優(yōu)良的光電特性；3.由于生長這種薄膜的材料不含碳元素，可有效阻止碳元素和硼元素向非晶硅本征吸收層400擴(kuò)散；4.這種薄膜的沉積溫度與P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400 —樣，不存在溫度之間的切換。因此，采用本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的界面緩沖層可進(jìn)一步提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率， 并解決現(xiàn)有技術(shù)中各種緩沖層的缺陷。在襯底溫度、功率密度、沉積氣壓等條件相同的情況下，隨著氫稀釋率的增加，薄膜中的微晶成分逐漸增加。即氫稀釋率較小時(shí)，非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜主要表現(xiàn)為非晶硅的特性；隨著氫稀釋率的增加，該薄膜顯示出微晶硅的特性。如果采用較高的氫稀釋率和較低的輝光功率，能夠制備出性能良好的非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜作為Protocrystalline阻擋層720。上述Protocrystalline阻擋層720采用增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備，氫稀釋率為50，厚度為lOnm?？蛇x的，上述Protocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 100。優(yōu)選的，Protocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 50。可選的，上述Protocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 30nm。優(yōu)選的，Protocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 15nm?？蛇x的，還可以采用甚高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(VHF-PECVD)的方法來制備所述 Protocrystalline 阻擋層 720。在步驟S105中，在所述ftOtocrystalline阻擋層720上形成非晶硅本征吸收層 400。在非晶硅太陽能電池中，由于載流子的短壽命和低遷移率，使光生載流子的擴(kuò)散長度大大低于電池的厚度，光生載流子只有漂移運(yùn)動(dòng)而無擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。因此，大多數(shù)光生載流子必須在電池內(nèi)部電場的驅(qū)動(dòng)下才能被電極收集，否則會(huì)因復(fù)合而湮滅。作為有源區(qū)，非晶硅本征吸收層400肩負(fù)著光生載流子的產(chǎn)生與收集，因此非晶硅太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率強(qiáng)烈地依賴于其非晶硅本征吸收層400的質(zhì)量。表征非晶硅本征吸收層400質(zhì)量的重要指標(biāo)是它的吸光系數(shù)、折射率、暗電導(dǎo)率和膜厚。在同等光照條件下，光吸收系數(shù)要盡可能，而暗電導(dǎo)率要盡可能小，以提高光電轉(zhuǎn)換效率。上述非晶硅本征吸收層400采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅材料形成，帶隙為 1. 72eV0所述非晶硅本征吸收層000)的帶隙范圍為1. 7 1. SeV0在步驟S106中，在所述非晶硅本征吸收層400上形成N型摻雜層500。在PiN結(jié)構(gòu)薄膜太陽電池中，與P型摻雜300層和非晶硅本征吸收層400相比， N型摻雜層500對(duì)電池性能的影響相對(duì)小一些，一般要求其重?fù)诫s，有較高的電導(dǎo)率。一方面，N型摻雜層500能與非晶硅本征吸收層400之間形成低的勢(shì)壘；另一方面，能與金屬電極形成良好的歐姆接觸。將磷烷(PH3)氣體混合入硅烷(SiH4)等原料氣體中導(dǎo)入真空度保持在10 1000 的反應(yīng)室中，由于射頻(RF)電場的作用，產(chǎn)生輝光放電，原料氣體被分解，在非晶硅本征吸收層400上形成N型非晶硅薄膜材料薄膜，即形成N型摻雜層500?？蛇x的，還可以采用激光脈沖沉積法、分子束外延法、濺射法和/或其他合適的方法形成所述N型摻雜層500。在步驟S107中，在所述N型摻雜層500上形成背電極層600。在薄膜氫化非晶硅太陽電池中，背電極層600高效的捕光能力是提高太陽電池性能的重要因素。具有高反射率的背電極層600可以有效地把未吸收的長波光線反射回太陽電池內(nèi)，使光再次進(jìn)入硅層時(shí)有較長的光學(xué)路徑，以增加光被吸收的幾率，從而增加光電流。上述背電極層600采用氧化鋅/銀(ZnO/Ag)材料沉積形成?？蛇x的，背電極層600還可采用二氧化硅、氧化錫、氧化鋅組合形成的復(fù)合透明導(dǎo)電膜代替氧化銦銻或單層透明導(dǎo)電膜。復(fù)合膜具有阻擋離子污染、增大入射光吸收和抗等離子還原反應(yīng)的效果。背電極層600可以通過傳統(tǒng)的鍍膜設(shè)備和程序進(jìn)行沉積形成。圖5為根據(jù)本發(fā)明的制造薄膜太陽電池方法的另一個(gè)具體實(shí)施方式
的流程圖。步驟S201，提供一襯底100，在所述襯底上形成透明導(dǎo)電氧化物層200。上述襯底100為玻璃。
可選的，非晶硅太陽電池的襯底100的材料還可以為不銹鋼或特種塑料等。透明導(dǎo)電氧化物(Transparent Contact Oxide，TC0)對(duì)于硅薄膜太陽電池來說將扮演著關(guān)鍵的角色，不論其光學(xué)性質(zhì)或電學(xué)性質(zhì)均能夠直接影響太陽電池組件的發(fā)電效率。在襯底100上鍍透明導(dǎo)電氧化物形成的透明導(dǎo)電氧化物層200可做為硅薄膜太陽電池的前電極，其性質(zhì)對(duì)電池組件有直接關(guān)系。上述透明導(dǎo)電氧化物層200采用化學(xué)氣相沉積方法沉積的氧化鋅(SiO)材料制成?？蛇x的，透明導(dǎo)電氧化物層200的材料還可采用近年來產(chǎn)業(yè)界傾向的其他金屬氧化物半導(dǎo)體，如氧化錫(SnO2)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦(In2O3)等，這類材料的能隙在大于 3eV時(shí)，才能在可見光區(qū)獲得高穿透性，而單純半導(dǎo)體的導(dǎo)電性并不佳，所以為了增加導(dǎo)電性，會(huì)摻入雜質(zhì)來增加材料本身的電子或空穴。例如氧化鋅(SiO)摻雜其他元素(如B、Ga、 Al 等)?？蛇x的，形成透明導(dǎo)電氧化物層200還可以采用常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)技術(shù)禾口 鍵技術(shù)(Sputter Deposition System)。步驟S202，在所述透明導(dǎo)電氧化物層200上形成N型摻雜層500。形成非晶硅層500的方法可以為將磷烷(PH3)氣體混合入硅烷(SiH4)等原料氣體中導(dǎo)入真空度保持在10 1000 的反應(yīng)室中，由于射頻(RF)電場的作用，產(chǎn)生輝光放電，原料氣體被分解，在非晶硅本征吸收層400上形成N型非晶硅薄膜材料薄膜，即形成N 型摻雜層500?？蛇x的，還可以采用激光脈沖沉積法、分子束外延法、濺射法和/或其他合適的方法形成所述N型摻雜層500。步驟S203，在N型摻雜層500上形成非晶硅本征吸收層400。在非晶硅太陽能電池中，由于載流子的短壽命和低遷移率，使光生載流子的擴(kuò)散長度大大低于電池的厚度，光生載流子只有漂移運(yùn)動(dòng)而無擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。因此，大多數(shù)光生載流子必須在電池內(nèi)部電場的驅(qū)動(dòng)下才能被電極收集，否則會(huì)因復(fù)合而湮滅。作為有源區(qū)，非晶硅本征吸收層400肩負(fù)著光生載流子的產(chǎn)生與收集，因此非晶硅太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率強(qiáng)烈地依賴于其非晶硅本征吸收層400的質(zhì)量。表征非晶硅本征吸收層400質(zhì)量的重要指標(biāo)是它的吸光系數(shù)、折射率、暗電導(dǎo)率和膜厚。在同等光照條件下，光吸收系數(shù)和暗電導(dǎo)率要盡可能大，以提高光電轉(zhuǎn)換效率。上述非晶硅本征吸收層400采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅材料形成，帶隙為 1. 72eV0所述非晶硅本征吸收層G00)的帶隙范圍為1. 7 1. SeV0步驟S204，在非晶硅本征吸收層400上形成ftx)tocrystalline阻擋層720。ftOtocrystalline阻擋層720是處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜。這種薄膜處于非晶與微晶的相變區(qū)，因此兼具非晶硅的優(yōu)良光電特性和微晶硅的較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在非晶硅薄膜中，氫具有非常重要的作用，它可以鈍化非晶硅薄膜中大量存在的懸鍵，降低薄膜的缺陷密度，減少帶隙中的非輻射復(fù)合中心，從而顯著提高薄膜的穩(wěn)定性。 氫稀釋程度是控制非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜生長的一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)，它會(huì)顯著影響薄膜微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響薄膜的光電特性和整個(gè)器件的性能。非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜具有如下優(yōu)勢(shì)1.采用高氫稀釋工藝生長。由于富氫環(huán)境的存在，界面鈍化效果明顯；2.兼具穩(wěn)定性和優(yōu)良的光電特性；3.由于生長這種薄膜的材料不含碳元素，可有效阻止碳元素和硼元素向非晶硅本征吸收層400擴(kuò)散；4.該薄膜的沉積溫度與P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400 —樣，不存在溫度之間的切換。因此，采用本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的界面緩沖層可進(jìn)一步提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率， 并解決現(xiàn)有技術(shù)中各種緩沖層的缺陷。在襯底溫度、功率密度、沉積氣壓等條件相同的情況下，隨著氫稀釋率的增加，薄膜中的微晶成分逐漸增加。即氫稀釋率較小時(shí)，非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜主要表現(xiàn)為非晶硅的特性，隨著氫稀釋率的增加，該薄膜顯示出微晶硅的特性。如果采用較高的氫稀釋率和較低的輝光功率，能夠制備出性能良好的非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜作為ftOtocrystalline阻擋層720。上述ftOtocrystalline阻擋層720采用增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備，氫稀釋率為50，厚度為lOnm?？蛇x的，上述ftOtocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 100。優(yōu)選的，Protocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 50?？蛇x的，上述ftOtocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 30nm。優(yōu)選的， Protocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 15nm?？蛇x的，還可以采用甚高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(VHF-PECVD)的方法來制備所述 Protocrystalline 阻擋層 720。步驟S205，在ftOtocrystalline阻擋層720上形成非晶硅碳緩沖層710。非晶硅碳緩沖層710在薄膜太陽電池中能夠降低晶格失配的程度，改善電池的性能，在宏觀上表現(xiàn)就是P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間的帶隙過渡。通常在沉積完P(guān)型摻雜層300之后，反應(yīng)室內(nèi)重新混氣，反應(yīng)氣體有SiH4和CH4,并且CH4的流量比沉積P型摻雜層300時(shí)少。在緩沖層開始輝光的同時(shí)，關(guān)閉CH4。隨著緩沖層生長，氣路與沉積室中剩余的CH4氣體越來越少，從而改變了緩沖層中的碳含量，形成了非晶硅碳緩沖層710。輝光時(shí)間在10秒 80秒不等，通過時(shí)間來控制非晶硅碳緩沖層710 的厚度。當(dāng)非晶硅碳緩沖層710厚度較薄時(shí)，晶格失配問題得到初步改善，從而減少了載流子在界面的復(fù)合，因而隨著厚度的增加，電池的開路電壓增加，填充因子得到較大的改善，電池效率增加。但是，隨著厚度繼續(xù)增加，電阻也隨之升高，因此電池性能又會(huì)下降。上述非晶硅碳緩沖層710的厚度為6nm，帶隙為1. 85eV?？蛇x的，上述非晶硅碳緩沖層710的厚度范圍為5 lOnm?？蛇x的，還可以采用激光脈沖沉積法、化學(xué)氣相沉積和/或其他合適的方法形成。目前，調(diào)整非晶硅碳緩沖層710結(jié)構(gòu)的方法基本有兩種一種是固定其厚度，改變其帶隙的初始值(即非晶硅碳緩沖層710開始沉積時(shí)材料的帶隙)；另一種是固定帶隙的變化范圍，改變其厚度。可選的，非晶硅碳緩沖層710的帶隙范圍為1. 8 1. 9eV。非晶硅碳緩沖層710的帶隙處于P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400之間，起到了改善能帶失配的作用，但是由于摻入了碳元素，碳元素會(huì)向非晶硅本征吸收層400擴(kuò)散，影響電池性能。因此需要一層不摻碳的薄膜阻擋層來阻擋碳元素的擴(kuò)散。步驟S206，在非晶硅碳緩沖層710上形成P型摻雜層300。P型摻雜層300選用P型硼摻雜非晶硅材料制成，帶隙為2. 09eV。另外，P型摻雜層300還可以采用寬帶隙高電導(dǎo)的微晶硅。使用微晶硅形成的P型摻雜層可以減少光吸收損失，進(jìn)而減少電池的串聯(lián)電阻。可選的，P型摻雜層300的帶隙范圍為2. 0 2. 4eV0把硅烷(SiH4)、CH4(甲烷)等原料氣體導(dǎo)入真空度保持在10 1000 的反應(yīng)室中，由于射頻(RF)電場的作用，產(chǎn)生輝光放電，原料氣體被分解，在襯底上形成非晶硅薄膜材料。在原料氣體中混入硼烷(B2H6)即能生成P型非晶硅，即形成上述P型摻雜層300?？蛇x的，還可以采用激光脈沖沉積法、分子束外延法、濺射法、增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積等方法形成。優(yōu)選的，可以采用交替沉積和氫處理法。步驟S207，在P型摻雜層300上形成背電極層600。在薄膜氫化非晶硅太陽電池中，背電極層600高效的捕光能力是提高太陽電池性能的重要因素。具有高反射率的背電極層600可以有效地把未吸收的長波光線反射回太陽電池內(nèi)，使光再次進(jìn)入硅層時(shí)有較長的光學(xué)路徑，以增加光被吸收的幾率，從而增加光電流。上述背電極層600采用氧化鋅/銀(ZnO/Ag)材料沉積形成?？蛇x的，背電極層600還可采用二氧化硅、氧化錫、氧化鋅組合形成的復(fù)合透明導(dǎo)電膜代替氧化銦銻或單層透明導(dǎo)電膜。復(fù)合膜具有阻擋離子污染、增大入射光吸收和抗等離子還原反應(yīng)的效果。背電極層600可以通過傳統(tǒng)的鍍膜設(shè)備和程序進(jìn)行沉積形成。圖6為本發(fā)明的薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的示意性截面圖。如圖6所示，該薄膜太陽電池包括襯底100、沉積于所述襯底100之上的透明導(dǎo)電氧化物層200、沉積于所述透明導(dǎo)電氧化物層200之上的P型摻雜層300、沉積于所述P 型摻雜層300之上的的非晶硅碳層緩沖層710、沉積于所述非晶硅碳層緩沖層710之上的 Protocrystalline阻擋層720、沉積于所述ftx)tocrystalline阻擋層720之上的非晶硅本征吸收層400、沉積于所述非晶硅本征吸收層400之上的N型摻雜層500以及形成于所述N 型摻雜層500的背電極層600。上述襯底100采用玻璃材料制成?？蛇x的，非晶硅太陽電池的襯底100的材料還可以為不銹鋼或特種塑料等。透明導(dǎo)電氧化物(Transparent Contact Oxide，TC0)對(duì)于硅薄膜太陽電池來說將扮演著關(guān)鍵的角色，不論其光學(xué)性質(zhì)或電學(xué)性質(zhì)均能夠直接影響太陽電池組件的發(fā)電效率。在襯底100上鍍透明導(dǎo)電氧化物形成的透明導(dǎo)電氧化物層200可做為硅薄膜太陽電池的前電極，其性質(zhì)對(duì)電池組件有直接關(guān)系。
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上述透明導(dǎo)電氧化物層200采用氧化鋅材料制成?？蛇x的，透明導(dǎo)電氧化物層200的材料還可采用其他金屬氧化物半導(dǎo)體，如氧化錫(SnO2)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦(In2O3)，以及近幾年受到矚目的氧化鋅(SiO)摻雜其他元素(如B、feu Al等)等。上述P型摻雜層300選用P型硼摻雜非晶硅材料制成?？蛇x的，P型摻雜層300還可以采用其他摻有V族元素的的非晶硅制成。另外，P型摻雜層300還可以采用寬帶隙高電導(dǎo)的微晶硅。使用微晶硅形成的P型摻雜層可以減少光吸收損失，進(jìn)而減少電池的串聯(lián)電阻。上述非晶硅碳緩沖層710為摻有碳元素的非晶硅材料形成，厚度為6nm，帶隙為 1. 85eV0可選的，非晶硅碳緩沖層710的厚度可選范圍為5 lOnm。可選的，非晶硅碳緩沖層710的帶隙范圍為1. 8 1. 9eV。ftOtocrystalline阻擋層720是處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜。這種薄膜處于非晶與微晶的相變區(qū)，因此兼具非晶硅的優(yōu)良光電特性和微晶硅的較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在非晶硅薄膜中，氫具有非常重要的作用，它可以鈍化非晶硅薄膜中大量存在的懸鍵，降低薄膜的缺陷密度，減少帶隙中的非輻射復(fù)合中心，從而顯著提高薄膜的穩(wěn)定性。 氫稀釋程度是控制非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜生長的一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)，它會(huì)顯著影響薄膜微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響薄膜的光電特性和整個(gè)器件的性能。Protocrystalline阻擋層720具有如下優(yōu)勢(shì)1.采用高氫稀釋工藝生長。由于富氫環(huán)境的存在，界面鈍化效果明顯；2.兼具穩(wěn)定性和優(yōu)良的光電特性；3.由于生長的ftOtocrystalline阻擋層720的材料不含碳元素，可有效阻止碳元素和硼元素向非晶硅本征吸收層400擴(kuò)散；4. Protocrystalline阻擋層720的沉積溫度與P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400 —樣，不存在溫度之間的切換。上述ftOtocrystalline阻擋層720采用增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備，氫稀釋率為50，厚度為lOnm?？蛇x的，上述ftOtocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 100。優(yōu)選的，氫稀釋率范圍為10 50?？蛇x的，所述ftOtocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 30nm，優(yōu)選為5 15nm。上述非晶硅本征吸收層400的材料為非晶硅。上述N型摻雜層500采用摻磷元素的材料來制備。可選的，選用非晶硅摻雜其它III族元素的材料。所述背電極層600采用氧化鋅/銀(ZnO/Ag)材料沉積形成?？蛇x的，背電極層600還可采用二氧化硅、氧化錫、氧化鋅組合形成的復(fù)合透明導(dǎo)電膜代替氧化銦銻或單層透明導(dǎo)電膜。復(fù)合膜具有阻擋離子污染、增大入射光吸收和抗等離子還原反應(yīng)的效果。
圖7為沒有緩沖層的NiP電池結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。如圖7所示，該薄膜太陽電池為一 NiP結(jié)構(gòu)電池，包括襯底100 ；透明導(dǎo)電氧化物層200，形成于所述襯底100之上；NiP結(jié)900，形成于所述透明導(dǎo)電氧化物層200之上；背電極600，形成于所述NiP結(jié)900之上。圖7所示為普通MP結(jié)構(gòu)的薄膜太陽電池，其制造方法與結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。圖8為本發(fā)明的薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意性截面圖。如圖8所示，該薄膜太陽電池包括襯底100 ；透明導(dǎo)電氧化物層200，沉積于所述襯底100之上；N型摻雜層500，形成于所述透明導(dǎo)電氧化物層200之上；非晶硅本征吸收層 400，形成于所述N型摻雜層500之上；ftOtocrystalline阻擋層720，形成于所述非晶硅本征吸收層400之上；非晶硅碳緩沖層710，形成于所述Protocrystalline阻擋層720之上； P型摻雜層，形成于所述非晶硅碳緩沖層710之上；背電極層，形成于所述P型摻雜層之上。上述襯底100采用玻璃材料制成?？蛇x的，非晶硅太陽電池的襯底100的材料還可以為不銹鋼或特種塑料等。透明導(dǎo)電氧化物層200的光、電性質(zhì)能夠明顯地影響太陽電池組件的性能，所以在形成前電極時(shí)，襯底100上所鍍的透明導(dǎo)電氧化物層200必須在電池運(yùn)作的太陽光譜范圍內(nèi)具有高穿透度及高導(dǎo)電性。上述透明導(dǎo)電氧化物層200采用氧化鋅材料制成。可選的，透明導(dǎo)電氧化物層200的材料還可采用其他金屬氧化物半導(dǎo)體，如氧化錫(SnO2)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦(In2O3)，以及近幾年受到矚目的氧化鋅(SiO)摻雜其他元素(如B、feu Al等)等。上述N型摻雜層500采用摻磷元素的材料來制備?？蛇x的，選用非晶硅摻雜其它 III族元素的材料。上述非晶硅本征吸收層400的材料為非晶硅。Protocrystalline阻擋層720是處于非晶/微晶相變過渡區(qū)域的硅薄膜。這種薄膜處于非晶與微晶的相變區(qū)，因此兼具非晶硅的優(yōu)良光電特性和微晶硅的較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。上述ftOtocrystalline阻擋層720采用增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備，氫稀釋率為50，厚度為lOnm?？蛇x的，上述ftOtocrystalline阻擋層720的氫稀釋率范圍為10 100。優(yōu)選的，氫稀釋率范圍為10 50?？蛇x的，所述ftOtocrystalline阻擋層720的厚度范圍為5 30nm，優(yōu)選為5 15nm。上述非晶硅碳緩沖層710為摻有碳元素的非晶硅材料形成，厚度為6nm，帶隙為 1. 85eV0可選的，非晶硅碳緩沖層710的厚度可選范圍為5 10nm?？蛇x的，非晶硅碳緩沖層710的帶隙范圍為1. 8 1. 9eV。上述P型摻雜層300選用P型硼摻雜非晶硅材料制成?？蛇x的，P型摻雜層300還可以采用其他摻有V族元素的的非晶硅制成。另外，P型摻雜層300還可以采用寬帶隙高電導(dǎo)的微晶硅。使用微晶硅形成的P型摻雜層可以減少光吸收損失，進(jìn)而減少電池的串聯(lián)電阻。所述背電極層600采用氧化鋅/銀(ZnO/Ag)材料沉積形成?？蛇x的，背電極層600還可采用二氧化硅、氧化錫、氧化鋅組合形成的復(fù)合透明導(dǎo)電膜代替氧化銦銻或單層透明導(dǎo)電膜。復(fù)合膜具有阻擋離子污染、增大入射光吸收和抗等離子還原反應(yīng)的效果。通過引入雙層結(jié)構(gòu)的界面緩沖層(包括靠近P型摻雜層300 —側(cè)的非晶硅碳緩沖層710和靠近非晶硅本征吸收層400 —側(cè)ftOtocrystalline阻擋層720)。解決了薄膜太陽電池中P/i界面的能帶失配問題，并有效阻擋硼元素和碳元素向非晶硅本征吸收層400 和P/i界面的擴(kuò)散堆積，而且，Protocrystalline層720的沉積溫度與P型摻雜層300和非晶硅本征吸收層400—樣，不存在溫度之間的切換。因此，采用本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的界面緩沖層可進(jìn)一步提高太陽電池的效率。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，顯然“包括” 一詞不排除其他模塊或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種制造薄膜太陽電池的方法，包括以下步驟提供一襯底(100)，在所述襯底(100)上形成透明導(dǎo)電氧化物層(200)；在所述透明導(dǎo)電氧化物層(200)上形成PiN結(jié)(800)或NiP結(jié)(900)，所述PiN結(jié)(800) 或NiP結(jié)(900)包括N型摻雜層(500)，非晶硅本征吸收層(400)和P型摻雜層(300)；在所述PiN結(jié)(800)或NiP結(jié)(900)上形成背電極層(600)；其特征在于在所述PiN結(jié)(800)或所述NiP結(jié)(900)中的P型摻雜層(300)和非晶硅本征吸收層 (400)之間，形成界面緩沖層(700)，所述界面緩沖層(700)包括與P型摻雜層(300)接觸的非晶硅碳緩沖層(710)和與非晶硅本征吸收層(400)接觸的Protocrystalline阻擋層 (720)；所述Protocrystalline阻擋層(720)為處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述P型摻雜層(300)的帶隙范圍為2.0 2. 4eV0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述非晶硅本征吸收層(400)的帶隙范圍為 1. 7 1. 8eV0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述非晶硅碳緩沖層(710)的帶隙范圍為1.8 1. 9eV0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述非晶硅碳緩沖層(710)的厚度范圍為5 IOnm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述Protocrystalline阻擋層(720)的厚度范圍為5 30nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述Protocrystalline阻擋層(720)的厚度范圍為5 15nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述Protocrystalline阻擋層(720)的氫稀釋率范圍為10 100。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述Protocrystalline阻擋層(720)的氫稀釋率范圍10 50。
10.一種薄膜太陽電池，包括襯底(100)；透明導(dǎo)電氧化物層(200)，形成于所述襯底(100)之上；PiN結(jié)(800)或NiP結(jié)(900)，形成于所述透明導(dǎo)電氧化物層(200)之上；所述PiN 結(jié)(800)或NiP結(jié)(900)包括N型摻雜層(500)，非晶硅本征吸收層(400)和P型摻雜層 (300)；背電極層(600)，形成于所述PiN結(jié)(800)或NiP結(jié)(900)之上；其特征在于，還包括界面緩沖層(700)，所述界面緩沖層(700)在所述PiN結(jié)(800)或所述NiP結(jié)(900) 中的P型摻雜層(300)和非晶硅本征吸收層(400)之間，其包括與P型摻雜層(300)接觸的非晶硅碳緩沖層(710)和與非晶硅本征吸收層(400)接觸的Protocrystalline阻擋層(720)；所述Protocrystalline阻擋層(720)為處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽電池，其中，所述P型摻雜層(300)的帶隙范圍為 2. 0 2. 4eV0
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽電池，其中，所述非晶硅本征吸收層(400)的帶隙范圍為1. 7 1. 8eV。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽電池，其中，所述非晶硅碳緩沖層(710)的帶隙范圍為1. 8 1. 9eV0
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽電池，其中，所述非晶硅碳緩沖層(710)的厚度范圍為5 IOnm0
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽電池，其中，所述Protocrystalline阻擋層 (720)的厚度范圍為5 30nm。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽電池，其中，所述Protocrystalline阻擋層 (720)的厚度范圍為5 15nm。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽電池，其中，所述Protocrystalline阻擋層 (720)的氫稀釋率范圍為10 100。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽電池，其中，所述Protocrystalline阻擋層 (720)的氫稀釋率范圍為10 50。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜太陽電池及其制造方法。本發(fā)明的制造方法包括提供一襯底，在襯底上形成透明導(dǎo)電氧化物層；在該透明導(dǎo)電氧化物層上形成包括N型摻雜層，非晶硅本征吸收層和P型摻雜層的PiN結(jié)或NiP結(jié)；在PiN結(jié)或NiP結(jié)上形成背電極層；其特征在于在所述PiN結(jié)或所述NiP結(jié)中的P型摻雜層和非晶硅本征吸收層之間，形成界面緩沖層，所述界面緩沖層包括與P型摻雜層接觸的非晶硅碳層緩沖層和與非晶硅本征吸收層接觸的Protocrystalline阻擋層；所述Protocrystalline阻擋層為處于非晶硅/微晶硅過渡區(qū)域的靠近非晶硅一側(cè)的非晶硅薄膜。本發(fā)明還提供一種使用該方法形成的電池結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有薄膜太陽電池緩沖層的缺陷，有效解決了碳元素和硼元素的擴(kuò)散問題以及溫度切換帶來的問題，具有大規(guī)模應(yīng)用的前景。
文檔編號(hào)H01L31/20GK102255005SQ20111018300
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者丁建, 周曦, 李貴君, 楊立友, 牛新偉, 王明華 申請(qǐng)人:浙江正泰太陽能科技有限公司