硅薄膜太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及太陽能電池領域，具體而言，涉及一種硅薄膜太陽能電池。
【背景技術】
[0002] 硅薄膜太陽能電池具有原材料消耗少，能耗低，制備工藝簡單，可使用廉價的玻 璃、不銹鋼、塑料等襯底的特點，是光伏發(fā)電市場的重要組成部分。
[0003] 硅薄膜太陽能電池的主體結構(也稱半導體層)包括P型摻雜層(P型層）、本征層（I 型層)和N型摻雜層(N型層）。現(xiàn)有技術中，N型層、I型層與P型層均選擇相同的材料，根據(jù)選 用材料的不同又可分為非晶硅太陽電池和微晶硅太陽電池，非晶硅太陽電池中的P型層、I 型層、N型層均為非晶硅材料，微晶硅太陽電池的P型層、I型層、N型層均選用微晶硅材料。
[0004] 硅薄膜太陽能電池中，由于N型層、I型層與P型層均選擇相同的材料，而形成同質 結，如圖1所示，同質結的I型層與N型層的界面處能帶平滑過渡，少子(空穴)有向N型層擴散 的可能，這會導致反向擴散電流的增加，進而減小電池開路電壓。
[0005] 專利CN200510013862.9提出了一種使用寬帶隙納米硅作為硅薄膜太陽能電池P型 層的技術方案，目的是提高P型層的光透過率。該方案無法解決空穴向N型層擴散的問題，同 時P型層與I型層界面處的異質結會阻礙光生空穴向P型層輸運，減小了電池的開路電壓。
[0006] 專利CN201110155023.6提出了一種晶體硅異質結太陽電池，使用非晶硅薄膜鈍化 硅片表面缺陷，提高太陽電池開路電壓和效率。
[0007] 但是，上述這些專利均不能解決由空穴反向擴散導致的電池開路電壓減小的問 題。

【發(fā)明內容】

[0008] 本申請的主要目的在于提供一種硅薄膜太陽能電池，以解決現(xiàn)有技術中的由于空 穴反向擴散導致的電池開路電壓減小的問題。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種硅薄膜太陽能電池，該硅 薄膜太陽能電池包括襯底、至少一個半導體層、透明導電層與金屬層，各上述半導體層包括 依次設置的至少一個N型層、至少一個I型層與至少一個P型層，其中，上述N型層中的至少一 個為寬帶隙N型層，形成上述寬帶隙N型層的材料的能帶寬度大于形成上述I型層的材料的 能帶寬度。
[0010] 進一步地，形成上述寬帶隙N型層的材料的能帶寬度大于1.9eV，優(yōu)選形成上述寬 帶隙N型層的材料的激活能小于0.1 e V。
[0011] 進一步地，上述寬帶隙N型層為N型氫化納米硅層、N型氫化非晶碳化硅層或N型氫 化微晶硅氧化合物層。
[0012] 進一步地，至少一個上述半導體層還包括N+型層，上述N+型層設置在上述N型層的 遠離上述I型層的表面上，上述N+型層為寬帶隙N+型層，形成上述寬帶隙N+型層的材料的能 帶寬度大于形成上述I型層的材料的能帶寬度。
[0013]進一步地，上述硅薄膜太陽能電池為NIP型硅薄膜太陽能電池或PIN型硅薄膜太陽 能電池。
[0014] 進一步地，當上述娃薄膜太陽能電池為上述NIP型娃薄膜太陽能電池時，上述NIP 型硅薄膜太陽能電池包括由下至上依次設置的上述襯底、上述金屬層、第一透明導電層、上 述半導體層與第二透明導電層，優(yōu)選上述襯底為不銹鋼箱襯底、聚酰亞胺塑料襯底或玻璃 襯底。
[0015] 進一步地，當上述娃薄膜太陽能電池為上述PIN型娃薄膜太陽能電池，當上述娃薄 膜太陽能電池為上述PIN型硅薄膜太陽能電池，上述PIN型硅薄膜太陽能電池包括由下至上 依次設置的上述襯底、上述透明導電層、上述半導體層與上述金屬層，優(yōu)選上述襯底為導電 玻璃襯底。
[0016] 進一步地，上述透明導電層為摻鋁ZnO層、摻硼ZnO層或氧化銦錫層。
[0017] 進一步地，上述I型層為非晶硅層或微晶硅層，上述P型層為非晶硅層或微晶硅層。
[0018] 進一步地，上述金屬層為Ag層或A1層。
[0019] 應用本申請的技術方案，硅薄膜太陽能電池的一個半導體層中，形成N型層的材料 的能帶寬度大于形成I型層的材料的能帶寬度，使得N型層與I型層形成異質結，N型層與I型 層交界處的價帶頂向下彎曲，形成了一個空穴勢皇，從而阻止了光生空穴向N型層的擴散， 即減少了反向的擴散電流，反向擴散電流越小，到達P型區(qū)的光生空穴越多，填充因子增大， 光生載流子的收集效率也增大;并且反向擴散電流越小，電池的開路電壓越大。由于硅薄膜 太陽能電池的轉換率與填充因子與開路電壓正相關，因此，寬帶隙N型層能夠提高硅薄膜太 陽能電池的轉換率。
【附圖說明】
[0020] 構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示 意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：
[0021] 圖1示出了現(xiàn)有技術中硅薄膜太陽能電池的能帶結構示意圖；
[0022] 圖2示出了根據(jù)本申請的一種典型的實施方式提供的一種硅薄膜太陽能電池的結 構示意圖；
[0023] 圖3示出了圖2所示的硅薄膜太陽能電池的能帶結構示意圖；
[0024]圖4出了根據(jù)本申請的一種實施例提供的NIP型硅薄膜太陽能電池的結構示意圖； 以及
[0025] 圖5出了根據(jù)本申請的一種實施例提供的PIN型硅薄膜太陽能電池的結構示意圖。
[0026] 其中，上述附圖包括以下附圖標記：
[0027] 10、襯底;20、半導體層;21、N+型層;22、N型層;23、1型層;24、P型層;25、P+型層;30、 透明導電層;31、第一透明導電層;32、第二透明導電層;40、金屬層；100、光生空穴。
【具體實施方式】
[0028] 應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另 有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常 理解的相同含義。
[0029] 需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根 據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式 也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語"包含"和/或"包 括"時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0030] 正如【背景技術】所介紹的，現(xiàn)有技術中的硅薄膜太陽能電池中，由于I型層23與N型 層22均選用相同的材料，導致電池的開路電壓減小的問題，為了解決如上的技術問題，本申 請?zhí)岢隽艘环N硅薄膜太陽能電池。
[0031] 本申請的一種典型的實施方式中，如圖2所示，提供了一種硅薄膜太陽能電池，包 括襯底10、至少一個半導體層20、透明導電層30與金屬層40,對于不同類型的硅薄膜太陽能 電池，襯底10、半導體層20、透明導電層30與金屬層40的位置關系不同，各上述半導體層20 包括依次設置的至少一個N型層22、至少一個I型層23與至少一個P型層24。其中，上述N型層 22中的至少一個為寬帶隙N型層，形成上述寬帶隙N型層的材料的能帶寬度大于形成上述I 型層23的材料的能帶寬度。
[0032]上述的硅薄膜太陽能電池的一個半導體層20中，形成N型層22的材料的能帶寬度 大于形成上述I型層23的材料的能帶寬度，使得N型層22與I型層23形成異質結，如圖3所示， N型層22與I型層23交界處的價帶頂向下彎曲，形成了一個空穴勢皇，從而阻止了光生空穴 100向N型層22的擴散，即減少了反向的擴散電流，反向擴散電流越小，到達P型層24的光生 空穴越多，填充因子增大，進而光生載流子的收集效率也增大;并且反向擴散電流越小，電 池的開路電壓越大。由于硅薄膜太陽能電池的轉換率與填充因子與開路電壓正相關，因此， 寬帶隙N型層能夠提高硅薄膜太陽能電池的轉換率。
[0033]綜上所述，使用寬帶隙N型層22可以提高開壓，提高填充因子，進而提高硅薄膜太 陽能電池的光電轉換效率。
[0034]上述的寬帶隙N型層的厚度可以與現(xiàn)有技術中的N型層22的厚度相同，在20~40nm 之間，這樣的范圍，更有利于內建電場的形成，同時，也能進一步保證短路電流與填充因子 較大，保證硅薄膜太陽能電池具有較大的轉換率。
[0035] 本申請的另一種優(yōu)選的實施例中，上述形成寬帶隙N型層的材料的能帶寬度大于 1.9eV。這樣能夠進一步保證N型層22與I型層23形成異質結，進一步阻止了光生空穴向N型 層22擴散。
[0036] 優(yōu)選地，形成上述寬帶隙N型層的材料的激活能小于0. leV，激活能越小，娃薄膜太 陽能電池內建勢明顯增加，電池內建勢增加有助于開路電壓的提高；并且，由于內建勢增 加，載流子的收集效率增加，填充因子也會增加，由于硅薄膜太陽能電池的轉換率與填充因 子與開路電壓成正比，因此，將激活能控制為小于O.leV，能夠提高硅薄膜太陽能電池的轉 換率。
[0037]為了保證寬帶隙N型層22與I型層23形成較好的異質結，同時，保證寬帶隙N型層具 有較好的導電性能，本申請優(yōu)選寬帶隙N型層為N型氫化納米硅層、N型氫化非晶碳化硅層或 N型氫化微晶硅氧化