本发明专利技术提供一种制备多晶硅薄膜太阳电池的方法和装置，包括：提供一基板；在所述基板上沉积前电极并进行刻蚀；在所述前电极上沉积非晶硅薄膜；照射所述非晶硅薄膜使其到达熔点温度，融化形成一定深度的融层后停止照射；当非晶硅薄膜结晶时，减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别，晶化为具有较大晶粒的多晶硅薄膜；刻蚀所述多晶硅薄膜；在所述多晶硅薄膜上沉积背电极；刻蚀所述多晶硅薄膜和所述背电极；将基板、前电极、多晶硅薄膜、以及背电极封装成太阳电池。本发明专利技术所制备的太阳电池不仅成本低，而且光电转换效率较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备多晶硅薄膜太阳电池的方法和装置。技术背景多晶硅片和单晶硅片是当前太阳电池的主导材料。多晶硅由硅晶粒(crystal grains)和晶界(grahi boimdaries)组成，在珪晶粒中栽流子的输 运性质与在单晶硅中类似，载流子仅在晶界处受到较多散射。在多晶硅 中，电子的迁移率可达 300cmVVs，空穴的迁移率可达 50cmVVs，远 高于在非晶硅中的情形，非晶硅与多晶硅的比较请参见附图1。此外， 多晶硅中的缺陷主要集中在晶界附近，栽流子仅在晶界附近被捕获的几 率高。因此， 一般多晶硅太阳电池的光电转换效率为15-16%，以及单 晶硅太阳电池的光电转换效率为18-19%。但是，在晶硅太阳电池中，硅原材料占据了电池成本的大部分份 额，抑制了电池模块价格的进一步下降。因此，发展硅薄膜太阳电池， 减少对晶体硅片的依赖是降低太阳电池成本的可行途径。硅薄膜太阳电池的主体是非晶硅薄膜太阳电池和非晶硅/微晶硅叠 层太阳电池。非晶硅短程有序、长程无序，载流子(电子和空穴)在非 晶硅中输运时，被晶格散射的几率极高，因此载流子迁移率很低。在非 晶硅中，电子迁移率 lcmVVs，空穴迁移率更低，只有 0.003cm2/Vs， 此外，非晶硅因缺陷态密度较高，载流子被捕获的几率很高，光生载流 子中很大一部分并不能参与对电池光伏性能的贡献。目前，非晶硅薄膜太阳电池的结构通常为Substrate/TCO (Transparent Conductive Oxide)/ p國layer/ i陽layer/ n-layer/ TCO/ Metal 。非晶硅和微晶硅薄膜均可在较低的温度下(~2oox:)，用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, 简称PECVD)方法在大面积玻璃基板上制备。因受限于非晶硅薄膜较高的缺陷态密度( 1016cm—3)和较低的载流子迁移率(小于~lcm2/Vs)，光生载流子极易复合，非晶硅薄膜太阳电池和非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的光电转换效率很低，前者只有~6%，后者只有 8%。这些本质问题使 得非晶硅薄膜太阳电池的效率难以进一步提升。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制备多晶硅薄膜太阳电池的方 法和装置，所制备的太阳电池不仅成本低，而且光电转换效率较高。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种制备多晶硅薄膜的方法，包 括提供一基板；在所述基板上沉积緩沖层；在所述緩冲层上沉积非晶 硅薄膜；照射所述非晶硅薄膜使其到达熔点温度，融化形成一定深度的 融层后停止照射；当非晶硅薄膜结晶时，减小所述非晶硅薄膜和所述基 板间温度差别，晶化为具有较大晶粒的多晶硅薄膜。此外，减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别的操作，可以包 括产生能量密度依次递减的多个激光脉冲照射所述非晶硅薄膜。此外，减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别的操作，可以包 括在对非晶硅薄膜进行退火前，将所述基板加热到一定温度。此外，所述加热方式可以利用红外线或加热板。一种制备多晶硅薄膜太阳电池的方法，包括提供一基板；在所述 基板上沉积前电极透明导电氧化物层并进行刻蚀；在所述前电极上沉积 非晶硅薄膜；照射所述非晶硅薄膜使其到达熔点温度，融化形成一定深 度的融层后停止照射；当非晶硅薄膜结晶时，减小所述非晶硅薄膜和所 述基板间温度差别，减小所述非晶硅薄膜结晶化前沿的温度梯度，晶化 为具有较大晶粒的多晶硅薄膜；刻蚀所述多晶硅薄膜；在所述多晶硅薄 膜上依次沉积透明导电氧化物层和金属层(铝层、或银层，或银层和铝 层)作为背电极；刻蚀所述多晶硅薄膜和背电极；将基板、前电极、多 晶硅薄膜、以及背电极封装成太阳电池。此外，减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别的操作，可以包200810135203.6说明书第3/10页括产生能量密度依次递减的多个激光脉沖照射所述非晶硅薄膜。此外，减小所迷非晶硅薄膜和所述M间温度差别的操作，可以包 括在对非晶硅薄膜进行退火前，将所述基板加热到一定温度。一种制备多晶硅薄膜太阳电池的装置，包括基板，用于在其上沉 积前电极透明导电氧化物层；前电极，用于在其上沉积非晶硅薄膜；非 晶硅薄膜，用于在光源产生器和控制模块的作用下，晶化成具有较大晶 粒的多晶硅薄膜；光源产生器，用于照射所述非晶硅薄膜使其到达熔点 温度，融化形成一定深度的融层后停止照射；控制模块，用于在所述非 晶硅薄膜结晶时，减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别，减小所 述非晶硅薄膜结晶化前沿的温度梯度，以形成具有较大晶粒的多晶硅薄 膜；多晶硅薄膜，用于在上沉积导电氧化物层和金属层(铝层、或银 层，或银层和铝层)组成的背电极；刻蚀模块，用于刻蚀所述前电极、 多晶硅薄膜、背电极；封装模块，用于将所述基板、所述前电极、所述 多晶硅薄膜、以及所述背电极封装成太阳电池。此外，所述控制模块可以控制所述光源产生器产生能量密度依次递 减的多个激光脉冲，照射在所述非晶硅薄膜上以减小所述温度差别。此外，还可以包括加热模块，用于在所述光源产生器对非晶硅薄 膜进行退火前，将所述基板加热到一定温度，以减小所述非晶硅薄膜与 基板的温度差别。本专利技术通过减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别，从而降低 了晶体生长速度，延长薄膜结晶时间以增加晶粒的尺度。使得所制备的 太阳电池不仅成本低，而且光电转换效率较高。附图说明图l示出现有技术中非晶硅与多晶硅的比较示意图。 图2示出本专利技术中制备多晶硅薄膜的方法流程图。 图3示出现有技术中晶粒尺寸较大与晶粒尺寸较小的多晶硅的比较 示意图。图4示出现有技术中准分子激光退火晶化非晶硅薄膜的示意图。图5示出本专利技术中制备多晶硅薄膜的示意图。 图6示出本专利技术中多激光器对非晶硅薄膜进行晶化的示意图。 图7示出本专利技术中单激光器与加热结合对非晶硅薄膜进行晶化的示 意图。图8示出本专利技术中连续的激光脉沖与加热相结合对非晶硅薄膜进行 晶化的示意图。图9示出本专利技术制备方法中硼和砩的浓度与激光退化前的硼和磷的浓度的对比示意图。图IO示出本专利技术中制备多晶硅薄膜太阳电池的方法流程11示出本专利技术制备多晶硅薄膜太阳电池的方法实例。图12示出本专利技术中制备多晶硅薄膜太阳电池的装置结构图。图13示出本专利技术另一实施方式中制备多晶硅薄膜太阳电池的装置结构图。图14 (a)示出现有技术中非晶硅薄膜太阳电池的效率示意图。 图14 (b)示出本专利技术多晶硅薄膜太阳电池的效率示意图。具体实施方式本专利技术在较低温度下以较低成本在基板上制备优质非晶硅薄膜，将 生长在基板上的非晶硅薄膜晶化成多晶硅薄膜，避开直接生长多晶硅薄 膜的苛刻工艺条件，并进一步制备多晶硅薄膜太阳电池。本专利技术不仅降 低了生成太阳电池的成本，而且还提高了光电转换效率。图2示出本专利技术中制备多晶硅薄膜的方法，包括以下步骤在步骤110中，提供一基板，所述基板可以是玻璃基板。在步骤120中，在所述J4l上沉积緩沖层，所述緩冲层可以是透明 导电氧化物膜。在步骤130中，在所述緩冲层上沉积非晶硅薄膜。在步骤140中，照射所述非晶硅薄膜使其到达熔点温度，融化形成 一定深度的融层后停止照射。用准分子激光退火工艺可将制备在玻璃基板上的非晶硅薄膜晶化成多晶硅薄膜。非晶硅在准分子激光辐射下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备成多晶硅薄膜的方法，包括：提供一基板；在所述基板上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积非晶硅薄膜；照射所述非晶硅薄膜使其到达熔点温度，融化形成一定深度的融层后停止照射；当非晶硅薄膜结晶时，减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别，晶化为多晶硅薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种制备成多晶硅薄膜的方法，包括提供一基板；在所述基板上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积非晶硅薄膜；照射所述非晶硅薄膜使其到达熔点温度，融化形成一定深度的融层后停止照射；当非晶硅薄膜结晶时，减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别，晶化为多晶硅薄膜。2. 如权利要求l所述制备成多晶硅薄膜的方法，其中，减小所述 非晶硅薄膜和所述基板间温度差别的操作，包括产生能量密度依次递减的多个激光脉冲照射所述非晶硅薄膜。3. 如权利要求1或2所述制备多晶硅薄膜的方法，其中，减小所 述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别的操作，包括在对非晶硅薄膜进行退火前，将所述基板加热到一定温度。4. 如权利要求3所述制备多晶硅薄膜的方法，其中，所述加热方 式利用红外线或加热板。5. —种制备多晶硅薄膜太阳电池的方法，包括 提供—綠，在所述基板上沉积前电极并进行刻蚀； 在所述前电极上沉积非晶硅薄膜；照射所述非晶硅薄膜使其到达熔点温度，融化形成一定深度的融层 后停止照射；当非晶硅薄膜结晶时，减小所述非晶硅薄膜和所述基板间温度差别，晶化为多晶硅薄膜； 刻蚀所述多晶硅薄膜； 在所述多晶硅薄膜上沉积背电极； 刻蚀所述多晶硅薄膜和所述背电极；将所述基板、所述前电极、所述多晶硅薄膜、以及所述背电极封装 成太阳电池。6. 如权利要求5所述制备多晶硅薄膜太阳电池的方法，其中，减 小所述非晶硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：范振华，
申请(专利权)人：东莞宏威数码机械有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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