CN102569479A - 叠层硅基异质结太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种叠层硅基异质结太阳能电池，具有c-Si(p)基体，c-Si(p)基体正面沉积有nc-Si:H(i)层，nc-Si:H层正面沉积有a-Si:H(n+)层，nc-Si:H层的厚度为3～5nm，a-Si:H(n+)层的厚度为10～15nm，c-Si(p)基体背面沉积有a-Si:H(i)层，a-Si:H(i)层背面沉积有nc-Si(p+)层，a-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，nc-Si(p+)层的厚度为10～15nm。本发明减弱了非晶硅的光致衰减效应，改变了晶体硅与非晶硅之间的带隙突变结构，以及增加了叠层电池被钝化效果，有利于提高电池效率，而且利于产业化，生产方便。

Description

叠层硅基异质结太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种叠层硅基异质结太阳能电池。
背景技术
非晶硅由于其带隙较宽通常作为叠层太阳能电池窗口层，但是氢化非晶硅(a-Si:H)太阳能电池的光致衰减(stacbler-wronski效应)问题始终没有得到很好解决，非晶硅带隙要比晶体硅高，非晶硅与晶体硅容易形成高界面态密度，造成电池效率降低。
CN101771097A公开了一种带隙可调控的硅基异质结太阳电池，结合了晶体硅与薄膜材料的特点，形成一种非晶硅碳/非晶硅/微晶硅/晶体硅太阳电池结构，有利于减弱非晶硅薄膜的光致衰减效应，提高太阳电池的稳定性；在不同种类或结构的半导体材料界面形成双异质结。但是其电池效率的提高仍然有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种叠层硅基异质结太阳能电池，有效减弱非晶硅的光致衰减效应。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种叠层硅基异质结太阳能电池，具有硅片，所述的硅片具有c-Si(p)基体，所述的c-Si(p)基体正面沉积有nc-Si:H(i)层，所述的nc-Si:H(i)层正面沉积有a-Si:H(n+)层，所述的nc-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，所述的a-Si:H(n+)层的厚度为10～15nm，所述的c-Si(p)基体背面沉积有a-Si:H(i)层，所述的a-Si:H(i)层背面沉积有nc-Si(p+)层，所述的a-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，所述的nc-Si(p+)层的厚度为10～15nm。
c-Si(p)即P型晶体硅，nc-Si:H(i)即氢化纳米硅，a-Si:H(n+)即n+氢化非晶硅，a-Si:H(i)即氢化非晶硅本征，nc-Si(p+)即p+纳米晶体硅。
具体地，所述的nc-Si:H(i)层的厚度为5nm，所述的a-Si:H(n+)层的厚度为10nm，所述的a-Si:H(i)层厚度为5nm，所述的nc-Si(p+)层的厚度为10nm。
进一步地，所述的a-Si:H(n+)层正面沉积有正面透明导电薄膜层，所述的正面透明导电薄膜层上印刷有正面电极，所述的nc-Si(p+)层背面沉积氧化铝薄膜，所述的氧化铝薄膜的厚度为1～2nm，所述的氧化铝薄膜与nc-Si(p+)层之间开有连通孔，所述的氧化铝薄膜背面沉积有背面透明导电薄膜层，所述的背面透明导电薄膜层背面印刷有背面电极。
进一步地，所述的正面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，所述的背面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，具体地，所述的正面透明导电薄膜层的厚度为100nm，所述的背面透明导电薄膜层的厚度为100nm。
一种叠层硅基异质结太阳能电池的制作方法，(1)将c-Si(p)基体清洗制绒后正面沉积nc-Si:H(i)层，所述的nc-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，(2)所述的nc-Si:H(i)层正面沉积a-Si:H(n+)层，所述的a-Si:H(n+)层的厚度为10～15nm，(3)所述的a-Si:H(n+)层正面沉积正面透明导电薄膜层，所述的正面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，(4)所述的正面透明导电薄膜层正面印刷正面电极，(5)所述的c-Si(p)基体背面沉积a-Si:H(i)层，所述的a-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，(6)所述的a-Si:H(i)层背面沉积nc-Si(p+)层，所述的nc-Si(p+)层的厚度为10～15nm，(7)所述的nc-Si(p+)层背面沉积氧化铝薄膜，所述的氧化铝薄膜的厚度为1～2nm，(8)所述的氧化铝薄膜与nc-Si(p+)层之间制成连通孔，(9)所述的氧化铝薄膜背面沉积背面透明导电薄膜层，所述的背面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，(10)所述的背面透明导电薄膜层背面印刷背面电极。
本发明的有益效果是：1、c-Si(p)基体正面沉积的nc-Si:H(i)层的主要作用是：(1)缓冲非晶硅与晶体硅带隙变化；(2)进一步降低非晶硅光致衰减效应。2.a-Si:H(i)层背面沉积的nc-Si(p+)层的主要作用是：提高晶体硅的接触势垒，从而提高开路电位，提高电池效率。3.nc-Si(p+)层背面沉积氧化铝薄膜的作用：氧化铝薄膜可以有效钝化nc-Si(p+)层表面，降低nc-Si(p+)层表面复合速率，从而进一步提高太阳能电池的效率。
本发明减弱了非晶硅的光致衰减效应，改变了晶体硅与非晶硅之间的带隙突变结构，以及增加了叠层电池被钝化效果，有利于提高电池效率，而且利于产业化，生产方便。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种叠层硅基异质结太阳能电池，具有硅片，硅片具有c-Si(p)基体，c-Si(p)基体正面沉积有nc-Si:H(i)层，nc-Si:H(i)层正面沉积有a-Si:H(n+)层，nc-Si:H层的厚度为3～5nm，a-Si:H(n+)层的厚度为10～15nm，c-Si(p)基体背面沉积有a-Si:H(i)层，a-Si:H(i)层背面沉积有nc-Si(p+)层，a-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，nc-Si(p+)层的厚度为10～15nm。
a-Si:H(n+)层正面沉积有正面透明导电薄膜层，正面透明导电薄膜层上印刷有正面电极，nc-Si(p+)层背面沉积氧化铝薄膜，氧化铝薄膜的厚度为1～2nm，氧化铝薄膜与nc-Si(p+)层之间开有连通孔，氧化铝薄膜背面沉积有背面透明导电薄膜层，背面透明导电薄膜层背面印刷有背面电极。正面透明导电薄膜层的厚度为100nm，也可以为80～110nm范围内的其他厚度，背面透明导电薄膜层的厚度为100nm，也可以为80～110nm范围内的其他厚度。
一种叠层硅基异质结太阳能电池的制作方法，(1)将c-Si(p)基体清洗制绒后正面沉积nc-Si:H(i)层，nc-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，(2)nc-Si:H层正面沉积a-Si:H(n+)层，a-Si:H(n+)层的厚度为10～15nm，(3)a-Si:H(n+)层正面沉积正面透明导电薄膜层，正面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，(4)正面透明导电薄膜层正面印刷正面电极，正面电极为Ag栅极，(5)c-Si(p)基体背面沉积a-Si:H(i)层，a-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，(6)a-Si:H(i)层背面沉积nc-Si(p+)层，nc-Si(p+)层的厚度为10～15nm，(7)nc-Si(p+)层背面沉积氧化铝薄膜，氧化铝薄膜的厚度为1～2nm，(8)背面激光开槽或浆料腐蚀使氧化铝薄膜与nc-Si(p+)层之间制成连通孔，(9)氧化铝薄膜背面沉积背面透明导电薄膜层，背面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，(10)背面透明导电薄膜层背面印刷背面电极，背面电极为Ag栅极。
本发明减弱了非晶硅的光致衰减效应，改变了晶体硅与非晶硅之间的带隙突变结构，以及增加了叠层电池被钝化效果，有利于提高电池效率，而且利于产业化，生产方便。
本发明中所涉及的化学式在太阳能电池技术领域中具有唯一特定含义。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种叠层硅基异质结太阳能电池，具有硅片，所述的硅片具有c-Si(p)基体，其特征在于：所述的c-Si(p)基体正面沉积有nc-Si:H(i)层，所述的nc-Si:H(i)层正面沉积有a-Si:H(n+)层，所述的nc-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，所述的a-Si:H(n+)层的厚度为10～15nm，所述的c-Si(p)基体背面沉积有a-Si:H(i)层，所述的a-Si:H(i)层背面沉积有nc-Si(p+)层，所述的a-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，所述的nc-Si(p+)层的厚度为10～15nm。
2.根据权利要求1所述的叠层硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述的nc-Si:H(i)层的厚度为5nm，所述的a-Si:H(n+)层的厚度为10nm，所述的a-Si:H(i)层厚度为5nm，所述的nc-Si(p+)层的厚度为10nm。
3.根据权利要求1所述的叠层硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述的a-Si:H(n+)层正面沉积有正面透明导电薄膜层，所述的正面透明导电薄膜层上印刷有正面电极，所述的nc-Si(p+)层背面沉积氧化铝薄膜，所述的氧化铝薄膜的厚度为1～2nm，所述的氧化铝薄膜与nc-Si(p+)层之间开有连通孔，所述的氧化铝薄膜背面沉积有背面透明导电薄膜层，所述的背面透明导电薄膜层背面印刷有背面电极。
4.根据权利要求3所述的叠层硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述的正面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，所述的背面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm。
5.根据权利要求4所述的叠层硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述的正面透明导电薄膜层的厚度为100nm，所述的背面透明导电薄膜层的厚度为100nm。
6.一种叠层硅基异质结太阳能电池的制作方法，其特征在于：(1)将c-Si(p)基体清洗制绒后正面沉积nc-Si:H(i)层，所述的nc-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，(2)所述的nc-Si:H(i)层正面沉积a-Si:H(n+)层，所述的a-Si:H(n+)层的厚度为10～15nm，(3)所述的a-Si:H(n+)层正面沉积正面透明导电薄膜层，所述的正面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，(4)所述的正面透明导电薄膜层正面印刷正面电极，(5)所述的c-Si(p)基体背面沉积a-Si:H(i)层，所述的a-Si:H(i)层的厚度为3～5nm，(6)所述的a-Si:H(i)层背面沉积nc-Si(p+)层，所述的nc-Si(p+)层的厚度为10～15nm，(7)所述的nc-Si(p+)层背面沉积氧化铝薄膜，所述的氧化铝薄膜的厚度为1～2nm，(8)所述的氧化铝薄膜与nc-Si(p+)层之间制成连通孔，(9)所述的氧化铝薄膜背面沉积背面透明导电薄膜层，所述的背面透明导电薄膜层的厚度为80～110nm，(10)所述的背面透明导电薄膜层背面印刷背面电极。
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