N型hit太陽能電池結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種N型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，采用石墨烯薄膜作為HIT太陽能電池的窗口層可以在保證光的透過率及其的高的導(dǎo)電率的同時可以降低載流子在p-a-Si與透明導(dǎo)電薄膜層的勢壘，同時由于石墨烯薄膜高的透移率和導(dǎo)電性，從而提高電池的短路電流密度，提高效率。
【專利說明】口型41 了太陽能電池結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種~型!III太陽能電池結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]??！11太陽能電池既具有晶體硅太陽能電池的高效率和高穩(wěn)定性，同時由于制備過程中不存在高溫過程，能耗小，工藝相對簡單。因此，1111電池還具有比單晶硅電池更好的溫度特性，在高溫下也能有較高的輸出。因此311電池作為高效率、低成本的太陽能電池，近年來備受人們的關(guān)注，已經(jīng)成為太陽能電池的發(fā)展方向之一。由于非晶硅的導(dǎo)電性較差，所以在的制作過程中，在電極和非晶硅層之間加一層扣0膜可以有效地增加載流子的收集。透明導(dǎo)電氧化薄膜具有光學(xué)透明和導(dǎo)電雙重功能，對有效載流子的收集起著關(guān)鍵作用，可以減少光的反射，起到很好的陷光作用，是很好的窗口層材料。目前三洋公司產(chǎn)業(yè)化的!III電池效率已達到21%，其實驗室效率更是超過了 25.6%。其在!III太陽能電池中均采用II型I冊薄膜作為窗口層，因為I冊薄膜的遷移率高于110薄膜，從而提高太陽能電池的短路電流密度。
[0003]近年來，石墨烯薄膜材料作為一種新型的透明導(dǎo)電薄膜，由于其特殊結(jié)構(gòu)使其在室溫條件下具有高電子遷移率、高理論比表面積、高熱導(dǎo)率、量子隧道效應(yīng)、半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)等一系列獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，無論在理論還是實驗研究方面都展示出重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值，更是激發(fā)起科學(xué)界對碳納米材料的又一輪研究熱潮。石墨烯是一種二維半金屬納米碳同素異形體，是由單層鄧2碳原子組成的六方點陣蜂巢狀二維結(jié)構(gòu)，是石墨、富勒烯以及碳納米管的基本結(jié)構(gòu)單元。石墨烯是半金屬性材料，它有著獨特的載流子特性和無質(zhì)量的狄拉克費米子屬性使其能夠在室溫下觀測到霍爾效應(yīng)且表現(xiàn)出很高的載流子遷移率，室溫下高達1500001112八? 8。其電阻率僅為10-6 0/(3111，比目前室溫下電阻率最低的金屬材料銀(約為1.59^310-6 0/(^)還略低些。同時石墨烯具有量子隧道效應(yīng)及半整數(shù)霍爾效應(yīng)、安德森局域化的弱化現(xiàn)象、永不消失的電導(dǎo)率等特性；以及其它一些優(yōu)異的物理化學(xué)特性，如高吸附性、高化學(xué)穩(wěn)定性，高達263002/8的理論比表面積、鐵磁性、良好的導(dǎo)熱性(3080?51501/(0 ? 1())等，同時石墨烯的功函數(shù)為4.56^-5.20與I冊的功函數(shù)相似。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種~型太陽能電池結(jié)構(gòu)，可以提高電池的短路電流密度，進一步提高1111太陽能電池的效率。
[0005]本發(fā)明提供的一種~型只1丁太陽能電池結(jié)構(gòu):包括~型單晶硅片⑴型單晶硅片(1)正反面沉積本征非晶硅膜(2),在正面的本征非晶硅薄膜(2)上沉積的？型重?fù)诫s非晶硅膜(3)；在？型重?fù)诫s非晶硅薄膜(3)上沉積3102薄膜(5),將？型摻雜石墨烯薄膜(7)直接在3102薄膜表面上；在正面？型摻雜石墨烯薄(7)膜上印刷銀金屬柵線正電極
(9)0型單晶硅片背面的本征非晶硅薄膜(2)；在背面的本征非晶薄膜(2)上沉積~型重?fù)诫s非晶硅薄膜(4);在N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(4)上沉積A1203薄膜￠)，在A1203薄膜
(6)上沉積IWO透明導(dǎo)電薄膜⑶；在背面透明的IWO導(dǎo)電薄膜⑶上印刷銀金屬柵線電極
(10);本征非晶硅層厚度在5-15nm。所述的N型摻雜石墨烯薄膜(7)的石墨烯的摻雜濃度為 113Cm 2O
[0006]上述的P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的本征非晶硅層(2)、P型重?fù)诫s非晶硅層(3)、N型重?fù)诫s非晶硅層(4)、Si02薄膜(5)、A1203薄膜(6)緩沖層均采用PECVD沉積。
[0007]上述P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，所述的IWO薄膜⑶采用脈沖激光沉積法進行沉積，沉積的厚度約為80nm。
[0008]其中所有的本征非晶硅層和η型、P型重?fù)诫s非晶硅層及Si02以及A1203薄膜緩沖層均采用PECVD沉積，背面的IWO薄膜采用脈沖激光沉積法進行沉積。
[0009]有益技術(shù)效果:本發(fā)明中采用石墨烯薄膜作為HIT太陽能電池的窗口層可以在保證光的透過率及其的高的導(dǎo)電率的同時可以降低載流子在p-a-Si與透明導(dǎo)電薄膜層(TCO)的勢壘，同時由于石墨烯薄膜高的透移率和導(dǎo)電性，從而提高電池的短路電流密度，提聞效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖中，1.N型單晶硅片，2.本征非晶硅膜，3.P型重?fù)诫s非晶硅膜，4.N型重?fù)诫s非晶硅膜，5.Si02薄膜，6，A1203薄膜，7，p型摻雜石墨烯薄膜，8，IWO透明導(dǎo)電膜，9.正面電極，10.背面電極。

【具體實施方式】
[0012]實施例1:所有的本征非晶硅層和η型、P型重?fù)诫s非晶硅層及正面的Si02和反面的A1203薄膜插層均采用PECVD沉積，而P型摻雜石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為直接轉(zhuǎn)移到Si02薄膜表面，背面的IWO薄膜采用PLD方法進行沉積。
[0013]制備過程主要為:
[0014]1.在單晶硅片上做成大小均勻的金字塔結(jié)構(gòu)，且硅片的表面要求光亮，無斑點，劃痕，水痕等。
[0015]2.采用PECVD分別沉積本征非晶硅薄膜(i_a_Si)，P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(p-a-Si)，N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(n-a-Si)以及正面的S12和反面的Al2O3層，本征非晶硅層厚度在15nm。
[0016]3.將P型摻雜石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至Si02薄膜的表面，石墨烯的摻雜濃度為113CnT2。
[0017]4.采用PLD方法沉積HIT電池背面的IWO薄膜，沉積的厚度約為80nm，沉積的基底溫度為150度，同時通入氬氣與氧氣，且氧氣/氬氣約比為0.15。
[0018]5.用絲網(wǎng)印刷工藝印刷低溫銀漿料，做所有正反面柵電極。烘干溫度為140度，燒結(jié)溫度為200度。
[0019]實施例2:所有的本征非晶硅層和η型、P型重?fù)诫s非晶硅層及正面的Si02和反面的A1203薄膜插層均采用PECVD沉積，而P型摻雜石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為直接轉(zhuǎn)移到Si02薄膜表面，背面的IWO薄膜采用PLD方法進行沉積。
[0020]制備過程主要為:
[0021]1.在單晶硅片上做成大小均勻的金字塔結(jié)構(gòu)，且硅片的表面要求光亮，無斑點，劃痕，水痕等。
[0022]2.采用PECVD分別沉積本征非晶硅薄膜(i_a_Si)，P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(p-a-Si)，N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(n-a-Si)以及正面的S12和反面的Al2O3層，本征非晶硅層厚度在10nm。
[0023]3.將P型摻雜石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至Si02薄膜的表面，石墨烯的摻雜濃度為113CnT2。
[0024]4.采用PLD方法沉積HIT電池背面的IWO薄膜，沉積的厚度約為80nm，沉積的基底溫度為150度，同時通入氬氣與氧氣，且氧氣/氬氣約比為0.2。
[0025]5.用絲網(wǎng)印刷工藝印刷低溫銀漿料，做所有正反面柵電極。烘干溫度為140度，燒結(jié)溫度為200度。
[0026]實施例3:所有的本征非晶硅層和η型、P型重?fù)诫s非晶硅層及正面的Si02和反面的A1203薄膜插層均采用PECVD沉積，而P型摻雜石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為直接轉(zhuǎn)移到Si02薄膜表面，背面的IWO薄膜采用PLD方法進行沉積。
[0027]制備過程主要為:
[0028]1.在單晶硅片上做成大小均勻的金字塔結(jié)構(gòu)，且硅片的表面要求光亮，無斑點，劃痕，水痕等。
[0029]2.采用PECVD分別沉積本征非晶硅薄膜(i_a_Si)，P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(p-a-Si)，N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(n-a-Si)以及正面的S12和反面的Al2O3層，本征非晶硅層厚度在15nm。
[0030]3.將P型摻雜的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至Si02薄膜的表面，石墨烯的摻雜濃度為113Cm 2O
[0031 ] 4.采用PLD方法沉積HIT電池背面的IWO薄膜，沉積的厚度約為80nm，沉積的基底溫度為150度，同時通入氬氣與氧氣，且氧氣/氬氣約比為0.15。
[0032]5.用絲網(wǎng)印刷工藝印刷低溫銀漿料，做所有正反面柵電極。烘干溫度為140度，燒結(jié)溫度為200度。
【權(quán)利要求】
1.一種N型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu):包括N型單晶硅片(1)、N型單晶硅片(I)正反面沉積本征非晶硅膜(2)，在正面的本征非晶硅薄膜(2)上依次沉積P型重?fù)诫s非晶硅膜(3)、Si02薄膜(5)和P型摻雜石墨烯薄膜(7)，在正面P型摻雜石墨烯薄膜(7)上印刷銀金屬柵線正電極(9);在N型單晶硅片背面的本征非晶硅薄膜(2)上依次沉積N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(4)、沉積Al2O3薄膜(6)和IWO透明導(dǎo)電薄膜(8)，在背面透明的IWO導(dǎo)電薄膜(8)上印刷銀金屬柵線負(fù)電極(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的P型摻雜石墨烯薄膜(7)的石墨烯的摻雜濃度為1013cm_2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的本征非晶硅層(2)、N型重?fù)诫s非晶硅層⑷、P型重?fù)诫s非晶硅層(3)、Si02薄膜(5)、Al2O3薄膜(6)緩沖層均采用PECVD沉積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的本征非晶硅層(2)厚度在 δ-?δηπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的IWO薄膜(8)采用脈沖激光沉積法進行沉積，沉積的厚度約為80nm。
【文檔編號】H01L31/0224GK104393063SQ201410591937
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】高影 申請人:高影