專利名稱：一種非晶硅電池使用的p型半導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非晶硅電池使用的P型半導(dǎo)體。
背景技術(shù)：
薄膜太陽能電池以其低能耗、低成本、可大面積集成以及較高的轉(zhuǎn)換效率代表著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。硅基薄膜太陽能電池目前占據(jù)薄膜光伏電池的最大市場(chǎng)份額，一般采用PECVD(等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積)設(shè)備、使用含硅烷的源氣體制備而成。單結(jié)娃基薄膜電池通常表現(xiàn)為p-1-n結(jié)構(gòu),摻硼的娃薄膜(p層)作為窗口區(qū)，未摻雜的本征娃薄膜(i層)作為光吸收區(qū)，摻磷的硅薄膜(n層)用來形成內(nèi)建電場(chǎng)，并采用透明導(dǎo)電氧化物薄膜作為前電極，金屬薄膜作為背部電極。p-1-n三層通常稱為一個(gè)光伏單元，或一個(gè)“結(jié)”，單結(jié)太陽能電池含有單一的光伏單元。在玻璃襯底上制備的單結(jié)非晶硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)一般為:玻璃/透明導(dǎo)電氧化物薄膜 /p_a_SiC:H/1-a-S1:H/n-a-S1:H/ 金屬薄膜,其中 p 型 a_SiC:H 和 n 型 a_S1:H 在 i 層a-S1:H兩端建立一個(gè)內(nèi)部電場(chǎng)，入射光透過p型a_SiC:H非晶硅層進(jìn)入i層并在其中產(chǎn)生電子和空穴對(duì)，電子和空穴對(duì)被電場(chǎng)分離后由外部電路收集，從而將光能轉(zhuǎn)換成電能。由于非晶硅具有相對(duì)較寬的能帶隙(1.8 eV 2 eV),決定了這種材料對(duì)能量小于1.8 eV的入射光子無吸收響應(yīng)，導(dǎo)致其光譜利用效率不高，非晶硅的太陽光譜響應(yīng)范圍為300nm 700nm。微晶硅薄膜是由晶粒尺寸小于幾十納米的硅晶粒組成，晶粒間界為非晶相，其同時(shí)擁有非晶硅和晶體硅的優(yōu)點(diǎn)，通過控制制備工藝，其光學(xué)能帶隙甚至可以達(dá)到1.1 eV。相對(duì)于非晶硅，由微晶硅制成的薄膜電池具有較好的長(zhǎng)波段響應(yīng)，有效光譜吸收長(zhǎng)波極限可以延伸至1100 nm。為了提高薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，利用非晶硅和微晶硅分別對(duì)太陽光譜的短波和長(zhǎng)波響應(yīng)高的特點(diǎn)設(shè)計(jì)得到的非晶硅/微晶硅疊層太陽能電池是目前國際上高效硅基薄膜電池的研究熱點(diǎn)。得益于全世界范圍內(nèi)大量的著眼于光電轉(zhuǎn)換效率提升的研究工作，當(dāng)下硅基薄膜光伏電池最高的實(shí)驗(yàn)室效率已經(jīng)超過13%。從工業(yè)界來說，非晶硅a-S1:H薄膜光伏電池最近幾年在全世界范圍內(nèi)大量投產(chǎn)。拋開已經(jīng)取得的成績(jī)不談，目前對(duì)于非晶硅薄膜電池領(lǐng)域還需要進(jìn)一步的研究來提升產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率。研究重點(diǎn)包括盡可能地減少光致衰減，光限域管理，能帶隙調(diào)制工程以及界面處理和P層性能改進(jìn)等。p層被夾疊在TCO前電極與本征吸收層(i層)之間，在硅基薄膜電池中起到建立內(nèi)建電勢(shì)的作用，同時(shí)它也作為一個(gè)光學(xué)窗口層允許入射光穿過。理想的說，P層允許所有有用的光通過它進(jìn)入本征吸收層(i層)，同時(shí)P層也必須與前電極形成完美的電學(xué)接觸以最大限度的提升空穴的導(dǎo)出效率。典型的P層需要通過各種辦法來降低光吸收，例如通過摻雜碳(C)元素來擴(kuò)寬能帶隙或者通過制備多晶或者微晶結(jié)構(gòu)來降低光吸收。硼(B)元素，作為一種典型的P-型摻雜源，可以通過三甲基硼TMB源氣體引入到PECVD設(shè)備的反應(yīng)腔體中參與化學(xué)反應(yīng)。B元素的摻入量對(duì)p層硅基薄膜的電學(xué)性能起決定作用，而且一旦B元素經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入i層，則會(huì)引起薄膜光伏電池性能的致命衰退。另外，在沉積P層的過程中不能對(duì)前電極透明導(dǎo)電氧化物薄膜造成損傷或者致使其分解。正是因?yàn)檫@些苛刻的條件要求，我們不得不對(duì)P層在薄膜電池中的作用進(jìn)行廣泛而深入的研究。前電極和P層的接觸界面以及P層和i層的接觸界面特征在一定程度上決定了電池的性能。當(dāng)前，前電極與P層以及P層和i層界面優(yōu)化的辦法可歸納為以下兩種:1)在？和1層之間增加一緩沖過渡膜層，例如，本征碳化娃(SiC: H)膜層，由于其與非晶娃之間的能帶結(jié)構(gòu)不同，會(huì)形成較高的導(dǎo)帶失配，有利于對(duì)向P層漂移的電子進(jìn)行散射，同時(shí)并不影響空穴的收集效率；2)重?fù)诫s的p型硅基膜層被用來作為接觸層，夾疊在前電極和P層之間，可以降低與前電極層的接觸勢(shì)壘。第一種辦法常常會(huì)帶來較大的光致衰減，而第二種方案則會(huì)加大入射光在窗口層中的額外吸收。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種非晶硅電池使用的P型半導(dǎo)體，該P(yáng)型半導(dǎo)體既能允許更多有用的光通過它進(jìn)入本征吸收層i層，同時(shí)能與前電極或者前一結(jié)電池完美接觸以最大限度的提升空穴的導(dǎo)出效率，從太陽光譜利用效率和載流子收集效率兩方面進(jìn)行提升以提高由該P(yáng)型半導(dǎo)體制備的光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種非晶硅電池使用的P型半導(dǎo)體，其由P+層半導(dǎo)體薄膜和P-層半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成，P+層半導(dǎo)體薄膜和P-層半導(dǎo)體薄膜均為非晶碳化硅a-SiC:H薄膜，p+層半導(dǎo)體薄膜的暗電導(dǎo)為I X 10_5 5X 10_5S/cm，能帶隙為1.8 1.9 eV,厚度為40 80 A ;p-層半導(dǎo)體薄膜的暗電導(dǎo)為I X 10_7 5X10-7 S/cm，能帶隙為2 2.1 eV，厚度為30 100 L上述所述p型半導(dǎo)體的制備方法之一是:其包括以下步驟:附著有透明導(dǎo)電薄膜的絕緣基板進(jìn)入PECVD設(shè)備的沉積腔室，沉積腔室中的氣體壓力控制在10 1000 mTorr,沉積溫度為150° C 220° C，施加在電極板上的等離子體能量密度為5mW/cm2 40mW/cm2 ；(I)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)首先充氣體流量比為1: (0.5 I):4: (I 2)的硅烷SiH4,甲烷CH4、氫氣H2和經(jīng) 硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼TMB ;沉積時(shí)間為15飛0 s ；(2)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)再充氣體流量比為1: (2^4):4: (0.2^0.6)的硅烷SiH4,甲烷CH4、氫氣H2和經(jīng)硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼TMB ;沉積時(shí)間為15飛0 S。上述所述P型半導(dǎo)體的制備方法之二是:其包括以下步驟:經(jīng)第一結(jié)沉積完成后的非晶硅薄膜電池半成品進(jìn)入PECVD設(shè)備的沉積腔室，沉積腔室中的氣體壓力控制在10 1000 mTorr，沉積溫度為150° C 220° C，施加在電極板上的等離子體能量密度為5mW/cm2 40mW/cm2 ；(I)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)首先充氣體流量比為1: (0.5^1):3: (2^3)的硅烷SiH4,甲烷CH4、氫氣H2和經(jīng)硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼TMB ;沉積時(shí)間為20 30 s ；(2)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)再充氣體流量比為1: (f 2):3: (0.4^0.8)的硅烷SiH4甲烷CH4、氫氣H2和經(jīng)硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼TMB ;沉積時(shí)間為3(T40s。有益效果本實(shí)用新型提供的p型半導(dǎo)體，P+層半導(dǎo)體薄膜與前電極或者前一結(jié)電池直接接觸具有較高的暗電導(dǎo)，P-層半導(dǎo)體薄膜與i層本征吸收層接觸具有較寬的能帶隙；既能允許更多有用的光通過它進(jìn)入i層本征吸收層，同時(shí)能與前電極或者前一結(jié)電池完美接觸以最大限度的提升空穴的導(dǎo)出效率，從太陽光譜利用效率和載流子收集效率兩方面進(jìn)行提升以提高其制備的光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率。通過雙層厚度的優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)電性能損失和光學(xué)吸收損失平衡。通過P+膜層帶來的填充因子增加和P-膜層帶來的短路電流和開路電壓的增加，電池轉(zhuǎn)換效率可以得到較大提升。這種P型半導(dǎo)體可以直接用于單結(jié)、雙結(jié)、多結(jié)薄膜光伏電池的各個(gè)子電池，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。在保持雙結(jié)非晶硅/非晶硅薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)中其它層的制備參數(shù)相同的情況下，我們分別對(duì)使用單P層a-SiC:H常規(guī)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和上述p型半導(dǎo)體(p+/p_) -a-SiC:H復(fù)合半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)所制備電池的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用P型半導(dǎo)體(P+/P-) -a-SiC:H復(fù)合半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的雙結(jié)電池初始電池效率可以達(dá)到8.5%，光致衰減低于7%(室外曝曬三個(gè)月采集數(shù)據(jù))，而使用單一 P層常規(guī)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的雙結(jié)電池的這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)分別為7.3%和8%。也就是說使用本實(shí)用新型的p型半導(dǎo)體制作的薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可以得到較大提升，光致衰減則得到較大降低。

圖1是使用本實(shí)用新型p型半導(dǎo)體制備的單結(jié)結(jié)構(gòu)的非晶硅a-S1:H薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖2是使用本實(shí)用新型p型半導(dǎo)體制備的雙結(jié)結(jié)構(gòu)的非晶硅a-S1: H/a-S1: H薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是使用本實(shí)用新型p型半導(dǎo)體制備的雙結(jié)結(jié)構(gòu)的非晶硅/微晶硅a-S1:H/|a-S1:H薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是使用本實(shí)用新型p型半導(dǎo)體制備的三結(jié)結(jié)構(gòu)的非晶硅/微晶硅/微晶硅a-S1:H/)^-S1:H/)^-S1:H薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示的單結(jié)結(jié)構(gòu)的非晶硅a-S1:H薄膜太陽能電池，將前透明絕緣基板11作為光入射側(cè)，從光入射側(cè)開始，依次疊層有前電極:透明導(dǎo)電薄膜13，p+層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜101、p-層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜102、i層非晶硅a_S1:H本征吸收層103、n層非晶硅a-S1:H薄膜104、第一背電極層15、第二背電極層17、填充材料層19和背透明絕緣板21。 如圖2所示的雙結(jié)結(jié)構(gòu)的非晶硅a-S1: H/a-S1: H薄膜太陽能電池，將前透明絕緣基板11作為光入射側(cè)，從光入射側(cè)開始，依次疊層有前電極:透明導(dǎo)電薄膜13，第一結(jié)p+層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜101、第一結(jié)P-層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜102、第一結(jié)i層非晶娃a-S1:H本征吸收層103、第一結(jié)n層非晶娃a_S1:H薄膜104、第二結(jié)p+層非晶碳化娃a-SiC:H薄膜105、第二結(jié)P-層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜106、第二結(jié)i層非晶硅a_S1:H本征吸收層107、第二結(jié)n層非晶娃a-S1:H薄膜108、第一背電極層15、第二背電極層17、填充材料層19和背透明絕緣板21。如圖3所示的雙結(jié)結(jié)構(gòu)的非晶硅/微晶硅a-S1:H/M~S1:H薄膜太陽能電池，將前透明絕緣基板11作為光入射側(cè)，從光入射側(cè)開始，依次疊層有前電極:透明導(dǎo)電薄膜13，第一結(jié)P+層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜101、第一結(jié)P-層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜102、第一結(jié)i層非晶娃a-S1:H本征吸收層103、第一結(jié)n層微晶娃I^-S1:H薄膜104'、第二結(jié)p+層微晶硅M~S1:H薄膜105'、第二結(jié)P-層微晶硅M~S1:H薄膜106'、第二結(jié)i層微晶硅本征吸收層107'、第二結(jié)n層微晶硅M~S1:H薄膜108'、第一背電極層15、第二背電極層17、填充材料層19和背透明絕緣板21。如圖4所示的三結(jié)結(jié)構(gòu)的非晶硅a-S1: H/kS1: H/kS1: H薄膜太陽能電池，將前透明絕緣基板11作為光入射側(cè)，從光入射側(cè)開始，依次疊層有前電極:透明導(dǎo)電薄膜13，第一結(jié)P+層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜101、第一結(jié)P-層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜102、第一結(jié)i層非晶娃a-S1:H本征吸收層103、第一結(jié)n層微晶娃K-S1:H薄膜104'、第二結(jié)p+層微晶硅M~S1:H薄膜105'、第二結(jié)P-層微晶硅M~S1:H薄膜106'、第二結(jié)i層微晶硅M~S1:H本征吸收層107'、第二結(jié)n層微晶硅M~S1:H薄膜108'、第三結(jié)p+層微晶硅M~S1:H薄膜105'、第三結(jié)P-層微晶硅M~S1:H薄膜106'、第三結(jié)i層微晶硅M~S1:H本征吸收層107'、第三結(jié)n層微晶娃P-S1:H薄膜108'、第一背電極層15、第二背電極層17、填充材料層19和背透明絕緣板21。四結(jié)、五結(jié)等多結(jié)結(jié)構(gòu)的硅基薄膜太陽能電池只要在第三結(jié)單元下面繼續(xù)疊加一個(gè)、兩個(gè)或者多個(gè)單結(jié)單元即可。圖1、圖2、圖3和圖4中的前透明絕緣基板11能夠使用例如玻璃基板，塑料基板等至少在可見光波段具有高透光性的材料。在透明絕緣基板11上形成前電極:透明導(dǎo)電薄膜13。透明導(dǎo)電薄膜13可使用氧化錫(Sn02)、氧化鋅(ZnO)、銦錫氧化物(ITO)等透明導(dǎo)電氧化物(TCO)中的一種或組合。透明導(dǎo)電薄膜13的膜厚優(yōu)選在500nm以上至4000nm以下的范圍內(nèi)。另外，透明導(dǎo)電薄膜13的表面需要進(jìn)行制絨處理形成凹凸不平的陷光結(jié)構(gòu)。采用激光劃刻的辦法使透明導(dǎo)電薄膜13圖案化為長(zhǎng)條狀，以便于后期將多個(gè)單元串聯(lián)地連接構(gòu)成串聯(lián)型薄膜太陽能電池。例如，使用波長(zhǎng)是1064nm、能量密度是14J/cm3、脈沖頻率是IkHZ的YAG射線， 能夠?qū)⑼该鲗?dǎo)電膜13圖案化為長(zhǎng)條狀。在透明導(dǎo)電薄膜13上，依次層疊P+層非晶碳化硅a_SiC:H薄膜101層、p-層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜102層、i層非晶硅a-S1:H本征吸收層103、n層非晶硅a_S1:H薄膜104形成a-S1:H單元。a-S1:H單元可以通過在等離子體化學(xué)氣相沉積的辦法下通過對(duì)混合氣體離子化而進(jìn)行成膜。其中i層非晶硅a-S1:H本征吸收層103和n層非晶硅a_S1:H薄膜104采用常用結(jié)構(gòu)，采用普通方法制備。而p+層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜的暗電導(dǎo)為 1X10 5S/cm、1.5X10 5S/cm、2X 10 5S/cm、2.5X10 5S/cm、3X 10 5S/cm、3.5X10 5S/cm、4Xl(T5S/cm、4.5Xl(T5S/cm 或者 5Xl(T5S/cm，能帶隙為 1.8eVU.82eV、1.84eV、1.86eV、1.88eV、l.85eV、l.83eV、l.87eV 或者 1.9 eV，厚度為 40A、45A、50A、55A、60A、65A、70A、75A或者80A;p-層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜的暗電導(dǎo)為I X l(T7S/cm、1.5X KT7S/cm、2X l(T7S/cm、2.5 X l(T7S/cm、3 X l(T7S/cm、3.5X l(T7S/cm、4X l(T7S/cm、4.5X l(T7S/cm 或者 5Xl(T7S/cm，能帶隙為 2eV、2.02eV、2.04eV、2.06eV、2.08eV、2.05eV、2.03eV、2.07eV或者 2.1 eV，厚度為 30A、40A、50A、60A、65A、70A、80A、90A 或者 100A。其制備方法包括以下步驟:附著有透明導(dǎo)電薄膜的絕緣基板進(jìn)入PECVD設(shè)備的沉積腔室，沉積腔室中的氣體壓力控制在10、100、200、300、400、500、600、800或者1000 mTorr，沉積溫度為150。C、160。C、170。C、180。C、190。C、200。C、210。C、185。C 或者 220。C，施加在電極板上的等離子體能量密度為 5mW/cm2、IOmW/cm2、15mff/cm2、20mW/cm2、25mW/cm2>30mff/cm2、35mW/cm2、28mW/cm2或者40mW/cm2 ； (I)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)首先充氣體流量比為 1:0.5:4: 1、1:0.6:4:1.2、1:0.7:4:1.4、1:0.8:4:1.5、1:0.9:4:1.7 ,1:0.65:4:1.U1:0.75:4:1.3、1:0.85:4:1.6 或者 1:0.95:4:1.8 的硅烷 SiH4' 甲烷 CH4、氫氣 H2 和經(jīng)硅烷SiH4 稀釋的 3% 的三甲基硼 TMB ;沉積時(shí)間為 15 s、20 s、25 s、30 s、35 s、40 s、45 s、50s或者60 s ；(2)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)再充氣體流量比為1:2:4:0.2,1:3:4:0.4,1:4:4:0.6、1:2.5:4:0.3、1:3.5:4:0.5、1:2.8:4:0.25、1:3.2:4:0.35、1:3.8:4:0.45 或者1:2.3:4:0.55的硅烷SiH4、甲烷CH4、氫氣H2和經(jīng)硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼TMB ;沉積時(shí)間為 15 s、20 s、25 s、30 s、35 s、40 s、45 s、50 s 或者 60 s。在圖1中，在a-S1:H單元上依次沉積透明導(dǎo)電性氧化物薄膜15作為第一背電極和發(fā)射型金屬層17作為第二背電極。在圖2中，上述的a-S1:H單元作為第一結(jié)，繼續(xù)疊加第二結(jié)a_S1:H單元，依次層疊第二結(jié)P+層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜105層、第二結(jié)P-層非晶碳化硅a-SiC: H薄膜106層、第二結(jié)i層非晶硅a-S1:H本征吸收層107、第二結(jié)n層非晶硅a-S1:H薄膜108形成第二結(jié)a-S1:H單元。其中i層非晶娃a-S1:H本征吸收層107和n層非晶娃a_S1:H薄膜108采用常用結(jié)構(gòu)，普通方法制備。而P+層非晶碳化硅a_SiC:H薄膜和P-層非晶碳化硅a_SiC:H薄膜的暗電導(dǎo)、能帶隙、厚度同第一結(jié)a_S1:H單元的。其制備方法包括以下步驟:經(jīng)第一結(jié)沉積完成后的非晶硅薄膜電池半成品進(jìn)入PECVD設(shè)備的沉積腔室，沉積腔室中的氣體壓力控制在 IOmTorr、IOOmTorr、200mTorr、300mTorr、400mTorr、500mTorr、600mTorr、800mTorr或者 IOOOmTorr，沉積溫度為 150。C、160。C、170。C、180。C、190。C、200。C、210。C、185° C或者220° C，施加在電極板上的等離子體能量密度為5mW/Cm2、10mW/Cm2、15mW/cm2>20mff/cm2>25mff/cm2>30mff/cm2>35mff/cm2>28mff/cm2 或者 40mW/cm2 ； (I)在 PECVD 設(shè)備的沉積腔室內(nèi)首先充氣體流量比為 1:0.5:3:2、1:0.6:3:2.2、1:0.7:3:2.4、1:0.8:3:2.6、1:0.9:3:2.8、1:1:3:3、1:0.65:3:2.7、1:0.75:3:2.9 或者 1:0.85:3:2.5 的硅烷 SiH4' 甲烷CH4、氫氣H2和經(jīng)硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼TMB ;沉積時(shí)間為20s、22s、24s、26s、28s、30s、25s、27s或者23s ； (2)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)再充氣體流量比為1: 1:3:0.4、1: 1.2:3:0.6、1: 1.4:3:0.7、1: 1.6:3:0.8、1: 1.8:3:0.45、1:2:3:0.0.5、1: 1.5:3:0.55、1:1.3:3:0.65或者1:1.7:3:0.75的硅烷SiH4、甲烷CH4、氫氣H2和經(jīng)硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼 TMB ;沉積時(shí)間為 30s、32s、34s、36s、38s、40s、35s、37s 或者 23s。上述第二結(jié)a-S1:H單元及制備方法也可采用同a-S1:H單元及制備方法一樣的結(jié)構(gòu)和制備方法。在圖2中，在第二結(jié)a-S1:H單元上同圖1在a_S1:H單元上一樣，依次沉積透明導(dǎo)電性氧化物薄膜15作為第一背電極和發(fā)射型金屬層17作為第二背電極。第一背電極層15使用氧化錫SnO2、氧化鋅ZnO或者錮錫氧化物ITO等透明性導(dǎo)電性氧化物制備；第二背電極層17使用銀Ag或者鋁Al等金屬。例如通過濺射方法形成透明導(dǎo)電性氧化物薄膜和鋁膜。兩層背電極合起來優(yōu)選500nm左右的膜厚。在將多個(gè)單元串聯(lián)連接的情況下，將第一背電極層15和第二背電極層17圖案化成長(zhǎng)條狀。在距離a-S1:H單元的圖案化位置橫向IOOMffl的位置上照射YAG射線形成狹縫，將第一背電極層15和第二背電極層17圖案化成長(zhǎng)條狀。例如YAG射線波長(zhǎng)為532nm，優(yōu)選適用能量密度0.5J/cm3、脈沖頻率2kHZ的射線。[0034]進(jìn)一步地，對(duì)串聯(lián)型薄膜太陽能電池的發(fā)電層邊緣區(qū)域進(jìn)行噴砂處理或者激光清掃處理，使邊界達(dá)到絕緣的目的。絕緣區(qū)寬度優(yōu)選為1.2cm。最后，通過填充材料19用背板21覆蓋第二背電極層17的表面。填充材料19和背板21能夠使用EVA、聚酞亞胺等的樹脂材料。因此，固化封裝完成的電池片能夠防止水分向串聯(lián)型薄膜太陽能電池的發(fā)電層的入侵。如圖3和圖4所示，其前透明絕緣基板11、透明導(dǎo)電薄膜13、第一結(jié)p+層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜101、第一結(jié)P-層非晶碳化硅a-SiC:H薄膜102、第一結(jié)i層非晶硅a-S1:H本征吸收層103、第一背電極層15、第二背電極層17、填充材料層19和背透明絕緣板21的結(jié)構(gòu)和制備方法都同圖2，只是第一結(jié)n型層采用微晶硅M~S1:H薄膜104'，膜厚在IOnm以上IOOnm以下，n型層選擇微晶硅結(jié)構(gòu)的目的是與后續(xù)微晶硅單元形成更好的結(jié)構(gòu)匹配并和后續(xù)P層之間形成更好的隧穿Pn結(jié)。對(duì)于圖3所示的結(jié)構(gòu)，在a-S1:H單元的n型層一側(cè)繼續(xù)疊加第二結(jié)微晶硅M~S1:H單元，依次層疊第二結(jié)P+層微晶硅M~S1:H薄膜105'、第二結(jié)p-層微晶硅M~S1:H薄膜106'、第二結(jié)i層微晶硅M~S1:H本征吸收層107'、第二結(jié)n層微晶硅薄膜108'形成第二結(jié)微晶硅M~S1:H單元。而在圖4中則繼續(xù)疊加第三結(jié)M~S1:H單元，第三結(jié)M~S1:H單元可采用第二結(jié)M~S1:H單元及制備方法。其中i層微晶硅本征吸收層107'、11層微晶硅M~S1:H薄膜108'采用普通方法制備。而P+層微晶硅M~S1:H薄膜105'的暗電導(dǎo)為lX10_3S/cm、2X10_3S/cm、3X l(T3S/cm、4X l(T3S/cm、5X l(T3S/cm、6X l(T3S/cm、8X l(T3S/cm、9X l(T3S/cm 或者 IX 1(T2S/cm，能帶隙為 1.1eV、1.13eV、1.14eV、1.15eV、1.16eV、1.17 eV、1.18 eV、1.19 eV或者 1.2 eV,厚度為 40A、45A、50A、55A、60A、65A、70A、75A 和 80A ;p_ 層半導(dǎo)體薄膜 106'的暗電導(dǎo)為 I X 10 5S/cm>2X 10 5S/cm>3X 10 5S/cm、4X 10 5S/cm>5X 10 5S/cm>6X 10 5S/cm、8父101/011、9\101/011或者1\10-2 S/cm，能帶隙為 1.3eV、1.32eV、1.35eV、1.38eV、
1.4eV、1.43 eV、1.45 eV、1.48 eV 或者 1.5 eV,厚度為 30A、40A、50A、60A、65A、70A、80A、90A或者100A。其制備方法包括以下步驟:經(jīng)第一結(jié)或者第二結(jié)沉積完成后的硅基薄膜電池半成品進(jìn)入PECVD設(shè)備的沉積腔室，沉積腔室中的氣體壓力控制在ITorr、3Torr、4To;r;r、5To;r;r、6To;r;r、7To;r;r、8To;r;r、9To;r;r 或者 IOTorr,沉積溫度為 150。C、160° C、170° C、180° C、190° C、200° C、210° C、185° C 或者 220° C，施加在電極板上的等離子體能量密度為 80mW/cm2、IOOmW/cm2> 140mff/cm2、160mff/cm2> 180mff/cm2>200mff/cm2、240mW/cm2、280mff/cm2或者300mW/cm2。(I)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)首先充氣體流量比為1:100:2、1:120:2.2、1:130:2.3、1:140:2.4、1:150:2.5、1:160:2.6、1:180:2.7、1:190:2.8或者1:200:3的硅烷SiH4、氫氣H2和經(jīng)硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼TMB ;沉積時(shí)間為40s、50s、55s、60s、65s、70s、75s、80s或者90s ； (2)在PECVD設(shè)備的沉積腔室內(nèi)再充氣體流量比為 1:30:0.4,1:40:0.45,1:45:0.5,1:50:0.55,1:55:0.6,1:60:0.65,1:65:0.7,1:70:0.8或者1:80:0.8的硅烷SiH4、氫氣H2和經(jīng)硅烷SiH4稀釋的3%的三甲基硼TMB ;沉積時(shí)間為 40s、50s、55s、60s、65s、70s、75s、80s 或者 90s。
權(quán)利要求1.一種非晶硅電池使用的P型半導(dǎo)體，其特征在于:其由P+層半導(dǎo)體薄膜和P-層半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成，P+層半導(dǎo)體薄膜和P-層半導(dǎo)體薄膜均為非晶碳化娃a-SiC:H薄膜，p+層半導(dǎo)體薄膜的暗電導(dǎo)為1\10-5 5父10-55/011，能帶隙為1.8 1.9 eV,厚度為40 80 A ;P-層半導(dǎo)體薄膜的暗電導(dǎo)為1X10_7 5X10_7 S/cm，能帶隙為2 2.1 eV，厚度為30 loo A0
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種非晶硅電池使用的p型半導(dǎo)體，其由p+層半導(dǎo)體薄膜和p-層半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成，p+層半導(dǎo)體薄膜和p-層半導(dǎo)體薄膜均為非晶碳化硅a-SiC:H薄膜，p+層半導(dǎo)體薄膜的暗電導(dǎo)為1×10-5～5×10-5S/cm，能帶隙為1.8～1.9eV，厚度為40～80 ；p-層半導(dǎo)體薄膜的暗電導(dǎo)為1×10-7～5×10-7S/cm，能帶隙為2～2.1eV，厚度為30～100 。本實(shí)用新型既能允許更多有用的光通過它進(jìn)入本征吸收層i層，同時(shí)能與前電極或者前一結(jié)電池完美接觸以最大限度的提升空穴的導(dǎo)出效率，從太陽光譜利用效率和載流子收集效率兩方面進(jìn)行提升以提高由該p型半導(dǎo)體制備的光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK202977440SQ20122065958
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者高平奇, 孔英, 王寬冒, 黃艷紅, 云驍健 申請(qǐng)人:保定風(fēng)帆光伏能源有限公司