提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，包括：在玻璃或其它透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜；在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面依次沉積單結(jié)或多結(jié)微晶硅電池；在電池表面沉積背電極形成電池芯片；所述方法還包括對(duì)所述電池芯片進(jìn)行高壓水蒸氣熱處理、層壓封裝和退火處理的步驟。本發(fā)明的提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法能夠減少微晶硅缺陷及懸掛鍵數(shù)目，提高電池載流子的有效收集，進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說(shuō)明】提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏太陽(yáng)能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在光伏電池領(lǐng)域，硅基薄膜太陽(yáng)電池因其原材料儲(chǔ)量豐富、無(wú)污染、制備工藝簡(jiǎn)單及耗能低、便于大面積連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。
[0003]微晶硅介于非晶硅與晶體硅之間，微結(jié)構(gòu)有序性也得到了提高，基本不存在光致衰退效應(yīng)，微晶硅太陽(yáng)電池的穩(wěn)定性也得到了很大的改善。因此，微晶硅被認(rèn)為是一種非常具有發(fā)展前景的光伏材料。此外，微晶硅可以與非晶硅疊加在一起，構(gòu)成非晶硅微晶硅疊層電池，可將電池光譜響應(yīng)長(zhǎng)波限從目前非晶硅單結(jié)太陽(yáng)電池的0.9iim擴(kuò)展到1.2iim，能更充分地利用太陽(yáng)光譜，提高硅薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率，有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]但是比起非晶硅與單晶硅的均勻分布，微晶硅材料的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，它包含著晶粒、晶界、非晶組織與微空洞。由于微晶硅晶界及微空洞處存在大量的懸掛鍵，會(huì)形成大量的復(fù)合中心，進(jìn)而影響載流子的有效收集。同時(shí)微晶硅材料不像非晶硅那樣致密，其在制備過(guò)程中很容易吸附來(lái)自反應(yīng)源氣體或本底真空中的殘留的氧，使材料發(fā)生后氧化現(xiàn)象，進(jìn)而使電池的性能變差。因此如何減少微晶硅晶界及微空洞處缺陷及后氧化現(xiàn)象，提高電池載流子的有效收集是一個(gè)很重要的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，能夠減少微晶娃缺陷及懸掛鍵數(shù)目，提聞電池載流子的有效收集，進(jìn)一步提聞光電轉(zhuǎn)換效率。
[0006]本發(fā)明的一種提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，包括:
[0007]在玻璃或其它透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜；
[0008]在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面依次沉積單結(jié)或多結(jié)微晶硅電池；
[0009]在電池表面沉積背電極形成電池芯片；
[0010]所述方法還包括對(duì)所述電池芯片進(jìn)行高壓水蒸氣熱處理、層壓封裝和退火處理的步驟。
[0011]所述高壓水蒸氣熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前。
[0012]所述高壓水蒸氣熱處理的步驟和層壓封裝步驟同時(shí)進(jìn)行。
[0013]所述水蒸氣熱處理溫度為80?300°C。
[0014]所述水蒸氣熱處理壓力為1.0X 102pa?1.0X IO8Pa0
[0015]所述同時(shí)進(jìn)行為在層壓過(guò)程中弓丨入水蒸氣或液體水。
[0016]所述多結(jié)微晶硅電池包括雙結(jié)、三結(jié)、四結(jié)電池。
[0017]所述的雙結(jié)電池包括非晶硅/微晶硅電池，非晶硅鍺/微晶硅電池；[0018]三結(jié)電池包括非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶娃，或非晶硅鍺/非晶硅鍺/微晶硅電池，或非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺電池；
[0019]四結(jié)電池包括非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅，或非晶硅/非晶硅/微晶硅鍺/微晶硅，或非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺，或非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅/微晶硅電池。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]本發(fā)明的方法提供通過(guò)一種提高微晶硅薄膜電池光電轉(zhuǎn)換效率的后序處理方法，單結(jié)或多結(jié)微晶硅薄膜太陽(yáng)電池經(jīng)過(guò)后序處理方法，能有效的降低微晶硅薄膜的懸掛鍵數(shù)目，并且使微晶硅薄膜的后氧化現(xiàn)象得到抑制，降低載流子的復(fù)合，進(jìn)而增加光電轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)以上工藝設(shè)計(jì)，在0.7nm/s的高沉積速率和0.8m2的大尺寸的基板上制備出轉(zhuǎn)換效率12.4%以上的非晶硅/微晶硅雙結(jié)電池和非晶硅/非晶硅鍺/微硅三結(jié)電池。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記未必指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中，為清楚起見，放大了層的厚度。
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明方法第一實(shí)施例的流程圖；
[0024]圖2為根據(jù)本發(fā)明方法第二實(shí)施例的流程圖。
[0025]所述示圖是說(shuō)明性的，而非限制性的，在此不能過(guò)度限制本發(fā)明的保護(hù)范圍?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0027]本發(fā)明的提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，包括:在玻璃或其它透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜；在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面依次沉積單結(jié)或多結(jié)微晶硅電池；在電池表面沉積背電極形成電池芯片；所述方法還包括對(duì)所述電池芯片進(jìn)行高壓水蒸氣熱處理、層壓封裝和退火處理的步驟。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，所述高壓水蒸氣熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述高壓水蒸氣熱處理的步驟和層壓封裝步驟同時(shí)進(jìn)行。所述水蒸氣熱處理溫度為80?300°C。所述水蒸氣熱處理壓力為1.0X 102pa?1.0X 108pa。所述同時(shí)進(jìn)行為在層壓過(guò)程中引入水蒸氣或液體水。所述多結(jié)微晶硅電池包括雙結(jié)、三結(jié)、四結(jié)電池。所述的雙結(jié)電池包括非晶硅/微晶硅電池，非晶硅鍺/微晶硅電池；三結(jié)電池包括非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶娃，或非晶硅鍺/非晶硅鍺/微晶硅電池，或非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺電池；四結(jié)電池包括非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺，或非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅鍺/微晶硅，或非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅/微晶硅電池。
[0029]本發(fā)明提高微晶硅薄膜電池光電轉(zhuǎn)換效率的后序處理方法適用于單結(jié)或多結(jié)的微晶硅薄膜太陽(yáng)電池。下面以制備雙結(jié)p/i/n型微晶薄膜太陽(yáng)電池為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明人提高微晶硅薄膜電池光電轉(zhuǎn)換效率的后序處理方法。
[0030]圖1為根據(jù)本發(fā)明方法第一實(shí)施例的流程圖。如圖1所示，在玻璃基板上采用化學(xué)氣相沉積法制備900nm的Sn02:F薄膜，作為電池的前電極。在前電極表面采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法依次沉積IOnm的非晶娃pi層、200nm的非晶娃il層、20nm的納米娃nl層，納米硅nl層的沉積過(guò)程中采用硅烷、氫氣和磷烷作為反應(yīng)氣體，其中磷烷與硅烷的比例為1.2%，晶化率為66%;接著繼續(xù)沉積20nm的納米硅p2層，納米硅p2層沉積過(guò)程中采用硅烷、氫氣和三甲基硼烷作為反應(yīng)氣體，三甲基硼烷與硅烷的比率為0.8%，晶化率為58%;在納米娃p2層上繼續(xù)沉積2000nm的納米娃i2層以及30nm的納米娃n2層。在納米硅n2層上濺射60nm的ZnO:A1和IOOnm的Ag復(fù)合薄膜，作為電池的背電極層。將制備好的電池芯片敷設(shè)EVA，并加蓋背板玻璃，然后經(jīng)過(guò)層壓封裝。制備的雙結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率為
9.2%。
[0031]本實(shí)施例中，將按照上述工藝制備的雙結(jié)電池芯片經(jīng)過(guò)溫度為180°C、壓力為IxlO6Pa的水蒸氣熱處理，然后層壓封裝，最后再經(jīng)過(guò)退火處理。電池的轉(zhuǎn)換效率為12.4%。
[0032]圖2為根據(jù)本發(fā)明方法第二實(shí)施例的流程圖。如圖2所示，在玻璃基板上采用化學(xué)氣相沉積法制備900nm的Sn02:F薄膜，作為電池的前電極。在前電極表面采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法依次沉積IOnm的非晶娃pi層、200nm的非晶娃il層、20nm的納米娃nl層，納米硅nl層的沉積過(guò)程中采用硅烷、氫氣和磷烷作為反應(yīng)氣體，其中磷烷與硅烷的比例為1.2%，晶化率為66%;接著繼續(xù)沉積20nm的納米硅p2層，納米硅p2層沉積過(guò)程中采用硅烷、氫氣和三甲基硼烷作為反應(yīng)氣體，三甲基硼烷與硅烷的比率為0.8%，晶化率為58%;在納米娃p2層上繼續(xù)沉積2000nm的納米娃i2層以及30nm的納米娃n2層。在納米硅n2層上濺射60nm的ZnO:A1和IOOnm的Ag復(fù)合薄膜，作為電池的背電極層。將制備好的電池芯片敷設(shè)EVA，并加蓋背板玻璃，然后經(jīng)過(guò)層壓封裝。制備的雙結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率為
9.2%。
[0033]本實(shí)施例中，在按照上述工藝制備的雙結(jié)電池芯片經(jīng)過(guò)EVA敷設(shè)，并加蓋背板玻璃，再層壓封裝，同時(shí)在層壓封裝過(guò)程中引入水蒸氣，最后經(jīng)過(guò)退火處理。電池的轉(zhuǎn)換效率為 11.8%。
[0034]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，包括: 在玻璃或其它透明基板上沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜； 在透明導(dǎo)電氧化物薄膜表面依次沉積單結(jié)或多結(jié)微晶硅電池； 在電池表面沉積背電極形成電池芯片； 所述方法還包括對(duì)所述電池芯片進(jìn)行高壓水蒸氣熱處理、層壓封裝和退火處理的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高壓水蒸氣熱處理的步驟在層壓封裝步驟之前。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高壓水蒸氣熱處理的步驟和層壓封裝步驟同時(shí)進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述水蒸氣熱處理溫度為80?300°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述水蒸氣熱處理壓力為1.0X 102pa?1.0XlO8Pao
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述同時(shí)進(jìn)行為在層壓過(guò)程中引入水蒸氣或液體水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述多結(jié)微晶硅電池包括雙結(jié)、三結(jié)、四結(jié)電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述的雙結(jié)電池包括非晶硅/微晶硅電池，非晶娃錯(cuò)/微晶娃電池；三結(jié)電池包括非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶娃/微晶娃，或非晶娃錯(cuò)/非晶娃錯(cuò)/微晶娃電池，或非晶娃/微晶娃/微晶娃錯(cuò)電池；四結(jié)電池包括非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/非晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅/微晶硅/微晶硅鍺，或非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅鍺/微晶娃，或非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅/微晶硅電池。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103618024SQ201310491386
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】胡安紅, 曲銘浩, 汝小寧, 張津燕, 徐希翔 申請(qǐng)人:福建鉑陽(yáng)精工設(shè)備有限公司