專利名稱:薄膜光伏太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光伏太陽電池技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種薄膜光伏太陽能電池。
技術(shù)背景
CIGS是銅銦鎵硒太陽能電池的縮寫，由CIGS和a_Si薄膜電池組成的串聯(lián)電池由 于具有效率高、生產(chǎn)過程易于操作和改進(jìn)等優(yōu)點，從開始出現(xiàn)就引起了人們的極大關(guān)注。在 公開號為6368892的美國專利中公開了一種CIGS和a_Si薄膜電池串聯(lián)組成的多結(jié)太陽電 池，其結(jié)構(gòu)為襯底層/背電極層/CIS (或CIGS)層/n型導(dǎo)電層/P-I-N結(jié)層/前電極層。 但是現(xiàn)有a-Si/CIGS串聯(lián)多結(jié)層太陽能電池的模組設(shè)計還不夠合理，其目前的光電轉(zhuǎn)換效 率只有10%左右。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種薄膜光伏太陽能電池。
為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種薄膜光伏太陽能電池， 包括襯底層、設(shè)置在襯底層上的背電極層、TCO層和設(shè)置在背電極層與TCO層之間的太陽能 電池模組，所述太陽能電池模組包括一個由銅銦鎵硒P-N結(jié)層和非晶硅P-I-N結(jié)層相鄰設(shè) 置的雙結(jié)層P-N/P-I-N，所述雙結(jié)層的P型銅銦鎵硒薄膜層與所述背電極層之間設(shè)置有重 摻雜的P+層，所述雙結(jié)層的N型非晶硅層與所述TCO層之間設(shè)置有重?fù)诫s的N+層，該太陽 能電池的結(jié)構(gòu)為襯底層/背電極層/P+層/P型銅銦鎵硒薄膜層/N型銅銦鎵硒緩沖層/ P 型非晶硅層/I型非晶硅層/N型非晶硅層/N+層/TCO層。
進(jìn)一步地，非晶硅P-I-N結(jié)層的厚度為IOOnm 360nm。
非晶硅P-I-N結(jié)層中P型非晶硅層、I型非晶硅層和N型非晶硅層的厚度比為P 型非晶硅層I型非晶硅層N型非晶硅層=(1 2) (10 15): (2 4)。
重?fù)诫s的P+層的厚度為5nm 50nm。
重?fù)诫s的P+層中電荷載子的密度為102° g/cm3 1021g/cm3。
重?fù)诫s的N+層的厚度為1. 5nm 15nm。
重?fù)诫s的N+層中電荷載子的密度為102° g/cm3 IO22 g/cm3。
銅銦鎵硒P-N結(jié)層中P型銅銦鎵硒薄膜層的厚度為1. Oum 2. 5um。
銅銦鎵硒P-N結(jié)層中N型銅銦鎵硒緩沖層的厚度為50nm 200nm。
本實用新型薄膜光伏太陽能電池的非晶硅P-I-N結(jié)層厚度設(shè)計合理，近紅外光譜 能量能夠被銅銦鎵硒P-N結(jié)層充分吸收，因此本實用新型提供的薄膜光伏太陽能電池的功 率大大提高。另外，在雙結(jié)層的P型銅銦鎵硒薄膜層與所述背電極層之間設(shè)置了重?fù)诫s的 P+層，在所述雙結(jié)層的N型非晶硅層與所述TCO層之間設(shè)置了重?fù)诫s的N+層，增強(qiáng)了載體 在光伏組件中的漂流速度與流通量，提高了薄膜光伏太陽能電池的功率。本實用新型提供 的薄膜光伏太陽能電池所產(chǎn)生的功率較目前同類型雙結(jié)層結(jié)構(gòu)的薄膜光伏太陽能電池平 均高出約1. 5%，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到11. 5%以上。本實用新型提供的薄膜光伏太陽能電池還具有可靠性高和制造價格低等優(yōu)點。


圖1為本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實施例1的能量頻帶曲線圖。
具體實施方式
實施例1
如圖1所示，本實用新型一種實施例的薄膜光伏太陽能電池，該太陽能電池的結(jié) 構(gòu)為玻璃襯底層ll/Μο背電極層10/P+層9/P型銅銦鎵硒薄膜層8/N型銅銦鎵硒緩沖層7/ P型非晶硅層6/1型非晶硅層5/N型非晶硅層4/N+層3/Ζη0:Α1層2/前玻璃襯層，ZnOiAl 層2為窗口電極層，厚度為0. 6um,太陽光從前玻璃襯層1射入，依次經(jīng)過Ζη0:Α1層2、N+層 3、N型非晶硅層4、I型非晶硅層5、P型非晶硅層6、N型銅銦鎵硒緩沖層7、P型銅銦鎵硒 薄膜層8，之后被P+層9完全吸收。
其中，非晶硅P-I-N結(jié)層的厚度為lOOnm。非晶硅P-I-N結(jié)層中P型非晶硅層6、 I型非晶硅層5和N型非晶硅層4的厚度比為P型非晶硅層6:1型非晶硅層5:N型非晶 硅層4=1 10 4。重?fù)诫s的P+層9的厚度為5nm，重?fù)诫s的P+層9中電荷載子的密度為IO21 g/cm3。重?fù)诫s的N+層3的厚度為15nm，重?fù)诫s的N+層3中電荷載子的密度為IO22 g/cm3。 銅銦鎵硒P-N結(jié)層中P型銅銦鎵硒薄膜層8的厚度為2. 5um,銅銦鎵硒P-N結(jié)層中N型銅銦 鎵硒緩沖層7的厚度為50nm。
實施例2
本實施例的薄膜光伏太陽能電池結(jié)構(gòu)與實施例1的薄膜光伏太陽能電池結(jié)構(gòu)相 同，結(jié)構(gòu)見圖1所示，其結(jié)構(gòu)為玻璃襯底層ll/Μο背電極層10/P+層9/P型銅銦鎵硒薄膜層 8/N型銅銦鎵硒緩沖層7/P型非晶硅層6/1型非晶硅層5/N型非晶硅層4/N+層3/ΖηΟ:Α1 層2/前玻璃襯層，ZnOiAl層2為窗口電極層，厚度為0. 6um，太陽光從前玻璃襯層1射入， 依次經(jīng)過ΖηΟ:Α1層2、N+層3、N型非晶硅層4、I型非晶硅層5、P型非晶硅層6、N型銅銦 鎵硒緩沖層7、P型銅銦鎵硒薄膜層8，之后被P+層9完全吸收。
不同之處是非晶硅P-I-N結(jié)層的厚度為360nm。非晶硅P_I_N結(jié)層中P型非晶 硅層6、I型非晶硅層5和N型非晶硅層4的厚度比為P型非晶硅層6:1型非晶硅層5:N 型非晶硅層4=1:15:2。重?fù)诫s的P+層9的厚度為lOnm，重?fù)诫s的P+層9中電荷載子的密 度為IO21g /cm3。重?fù)诫s的N+層3的厚度為1.5nm，重?fù)诫s的N+層3中電荷載子的密度為 1022g/cm3。銅銦鎵硒P-N結(jié)層中P型銅銦鎵硒薄膜層8的厚度為1. Oum,銅銦鎵硒P-N結(jié)層 中N型銅銦鎵硒緩沖層7的厚度為200nm。
實施例3
本實施例的薄膜光伏太陽能電池結(jié)構(gòu)與實施例1的薄膜光伏太陽能電池結(jié)構(gòu)相 同，結(jié)構(gòu)見圖1所示，其結(jié)構(gòu)為玻璃襯底層ll/Μο背電極層10/P+層9/P型銅銦鎵硒薄膜層 8/N型銅銦鎵硒緩沖層7/P型非晶硅層6/1型非晶硅層5/N型非晶硅層4/N+層3/ΖηΟ:Α1 層2/前玻璃襯層，ZnOiAl層2為窗口電極層，厚度為0. 6um，太陽光從前玻璃襯層1射入， 依次經(jīng)過ΖηΟ:Α1層2、N+層3、N型非晶硅層4、I型非晶硅層5、P型非晶硅層6、N型銅銦鎵硒緩沖層7、P型銅銦鎵硒薄膜層8，之后被P+層9完全吸收。
不同之處是非晶硅P-I-N結(jié)層的厚度為200nm。非晶硅P-I-N結(jié)層中P型非晶硅 層6、I型非晶硅層5和N型非晶硅層4的厚度比為P型非晶硅層6:1型非晶硅層5:N型 非晶硅層4=2:12:3。重?fù)诫s的P+層9的厚度為50nm，重?fù)诫s的P+層9中電荷載子的密度 為102°g/cm3。重?fù)诫s的N+層3的厚度為10歷，重?fù)诫s的N+層3中電荷載子的密度為102°g/ cm3。銅銦鎵硒P-N結(jié)層中P型銅銦鎵硒薄膜層8的厚度為1. 6um,銅銦鎵硒P-N結(jié)層中N 型銅銦鎵硒緩沖層7的厚度為lOOnm。
在圖2中，Cb、Vb表示增設(shè)P+層和N+層后的電池能帶曲線，即本實用新型實施例 1的能帶曲線，Ca、Va表示未設(shè)置P+層和N+層時電池的能帶曲線，C表示傳導(dǎo)帶，V表示電 價帶，Ef,b表示增設(shè)P+層和N+層后的電池的費(fèi)米能級，Ef,a表示未設(shè)置P+層和N+層時電池 的費(fèi)米能級。從圖2中可以看出，Cb、Vb能障較窄，且具有更高的能壘。
權(quán)利要求
一種薄膜光伏太陽能電池，包括襯底層、設(shè)置在襯底層上的背電極層、TCO層和設(shè)置在背電極層與TCO層之間的太陽能電池模組，其特征在于所述太陽能電池模組包括一個由銅銦鎵硒P N結(jié)層和非晶硅P I N結(jié)層相鄰設(shè)置的雙結(jié)層P N/P I N，所述雙結(jié)層的P型銅銦鎵硒薄膜層與所述背電極層之間設(shè)置有重?fù)诫s的P+層，所述雙結(jié)層的N型非晶硅層與所述TCO層之間設(shè)置有重?fù)诫s的N+層，該太陽能電池的結(jié)構(gòu)為襯底層/背電極層/P+層/P型銅銦鎵硒薄膜層/N型銅銦鎵硒緩沖層/ P型非晶硅層/I型非晶硅層/N型非晶硅層/N+層/TCO層。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜光伏太陽能電池，其特征在于所述非晶硅P-I-N結(jié)層 的厚度為lOOnm 360nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的薄膜光伏太陽能電池，其特征在于所述非晶硅P-I-N結(jié) 層中P型非晶硅層、I型非晶硅層和N型非晶硅層的厚度比為P型非晶硅層1型非晶硅 層N型非晶硅層=(1 2) (10 15): (2 4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜光伏太陽能電池，其特征在于所述重?fù)诫s的P+層的厚 度為5nm 50nmo
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述的薄膜光伏太陽能電池，其特征在于所述重?fù)诫s的P+層 中電荷載子的密度為1020 g/cm3 1021 g/cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜光伏太陽能電池，其特征在于所述重?fù)诫s的N+層的厚 度為 1. 5nm 15nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1或6所述的薄膜光伏太陽能電池，其特征在于所述重?fù)诫s的N+層 中電荷載子的密度為1020 g/cm3 1022 g/cm3。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜光伏太陽能電池，其特征在于所述銅銦鎵硒P-N結(jié)層 中P型銅銦鎵硒薄膜層的厚度為1. Oum 2. 5um。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的薄膜光伏太陽能電池，其特征在于所述銅銦鎵硒P-N結(jié)層 中N型銅銦鎵硒緩沖層的厚度為50nm 200nm。
專利摘要
本實用新型公開了一種薄膜光伏太陽能電池，其結(jié)構(gòu)為襯底層/背電極層/P+層/P型銅銦鎵硒薄膜層/N型銅銦鎵硒緩沖層/P型非晶硅層/I型非晶硅層/N型非晶硅層/N+層/TCO層。本實用新型太陽能電池的非晶硅P-I-N結(jié)層厚度設(shè)計合理，近紅外光譜能量能夠被銅銦鎵硒P-N結(jié)層充分吸收，因此功率大大提高。另外，在雙結(jié)層的P型銅銦鎵硒薄膜層與背電極層之間設(shè)置重?fù)诫s的P+層，在雙結(jié)層的N型非晶硅層與TCO層之間設(shè)置重?fù)诫s的N+層，增強(qiáng)了載體在光伏組件中的漂流速度與流通量，提高了薄膜光伏太陽能電池的功率。本實用新型提供的薄膜光伏太陽能電池所產(chǎn)生的功率較目前同類型雙結(jié)層結(jié)構(gòu)的薄膜光伏太陽能電池平均高出約1.5%，同時，還具有可靠性高和制造價格低等優(yōu)點。
文檔編號H01L31/042GKCN201708169SQ201020270940
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月26日
發(fā)明者賀方涓, 趙一輝 申請人:河南阿格斯新能源有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan