一种类PIN太阳能电池单元、制造方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种类PIN太阳能电池单元、制造方法及系统，类PIN太阳能电池单元包括位于外面两侧的P型层和N型层，在所述P型层和N型层之间设置有等共掺中间过渡层，等共掺中间过渡层包括半导体、受体材料、施主材料，半导体内掺杂加入受体材料，半导体内掺杂加入施主材料，受体材料与施主材料在半导体内混合，受体材料与施主材料的掺杂浓度相同，本发明专利技术用等共掺中间过渡层取代本征中间层，等共掺中间过渡层既进行P型掺杂又进行N型掺杂，中间过渡层可以做的比较厚，电池内部电场强度M型曲线鞍部更加平缓，有效场强提高，有利于驱动光生载流子流向两侧区域，能提高电池输出电流。能提高电池输出电流。能提高电池输出电流。

【技术实现步骤摘要】
一种类PIN太阳能电池单元、制造方法及系统


[0001]本专利技术涉及太阳能电池领域，具体涉及一种类PIN太阳能电池单元、制造方法及系统。

技术介绍

[0002]P型掺杂区也称P极或P型层，指的是半导体内掺杂受体材料(三族元素如硼)，提供空穴载流子，经过P型掺杂的半导体成为P型半导体。
[0003]N型掺杂区也称N极或N型层，指的是半导体内掺杂施主材料(五族元素如磷)，提供电子载流子，经过N型掺杂的半导体成为N型半导体。
[0004]PN结指的是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的，其接触界面称为冶金结界面，在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结；在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层，具有这种结构的太阳能电池叫PN结太阳能电池，这种电池在工作时，PN结受到光照，耗尽层内空穴
‑
电子对被激发并在内部电场的作用下分离向两边移动，在PN结两外侧面积累并建立起电动势，外接负载可以形成电流向负载提供能量。
[0005]由于PN结存在一些先天性不足，所以有人在在P极和N极中间增加了一层过渡本征层(I层)，构成一种特殊的PN结，即为PIN结，中间层的加入，使得P极和N极可以使用重掺，使得PIN结的性能与PN结有些不同。PIN结太阳能电池受到光照，空穴
‑
电子对主要在中间层(I层)内被激发产生，并在内部电场的作用下分离向两边移动，在PIN结两外侧面积累并建立起电动势，外接负载可以形成电流向负载提供能量。
[0006]现在的PIN结太阳能电池的缺陷在于，本征中间层通常做得比较薄，光线可以穿透导致吸收效率不高，而且受到工艺影响，中间层呈弱N型偏离了本征层的特性而影响太阳能电池的效率，需要弱P型掺杂补偿。

技术实现思路

[0007]针对现有PIN结太阳能电池存在上述缺陷，本专利技术提供了一种类PIN太阳能电池单元、制造方法及系统，具体技术方案如下：
[0008]一种类PIN太阳能电池单元，包括位于外面两侧的P型层和N型层，在所述P型层和N型层之间设置有等共掺中间过渡层，等共掺中间过渡层包括半导体、受体材料、施主材料，半导体内掺杂加入受体材料，半导体内掺杂加入施主材料，受体材料与施主材料在半导体内混合，受体材料与施主材料的掺杂浓度相同。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，掺杂浓度为每立方厘米等共掺中间过渡层含有10
15
～10
21
个。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述受体材料为硼。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述施主材料为磷。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，P型层、N型层的外侧设有导电薄膜TCO层。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，太阳能电池单元外侧设有格栅导电极。
[0014]一种用于制造类PIN太阳能电池单元的制造方法，包括以下步骤，
[0015]①
制造P型中间层，采用重掺杂工艺往半导体中掺杂加入受体材料，采用测量四角点电阻值换算掺杂浓度；
[0016]②
制造等共掺中间过渡层，将步骤
①
制得P型中间层采用高温化学扩散方法进行N型掺杂然后退火，通过多次试验并用四角点测量电阻值，找到电阻值转折的最大值，此时得到等共掺中间过渡层；
[0017]③
清洗制绒；
[0018]④
成型N型层，N型材料沉积腔内沉积在等共掺中间过渡层外表面一侧；
[0019]⑤
成型P型层，P型材料沉积腔内沉积在等共掺中间过渡层外表面另一侧；
[0020]⑥
在P型层和P型层外表面镀导电薄膜TCO层；
[0021]⑦
在导电薄膜外面敷设导电格栅。
[0022]一种类PIN太阳能电池系统，由上述多个类PIN太阳能电池单元通过并联和串联组成。
[0023]本专利技术类PIN太阳能电池单元具有如下优点：
[0024]⑴
与现有技术相比不同之处是常规PIN结的中间层是本征层，而本专利技术用等共掺中间过渡层取代本征中间层，等共掺中间过渡层改变了中间层的性质，称为类PIN结，等共掺中间过渡层既进行P型掺杂又进行N型掺杂，将受主材料和施主材料掺入同一本征半导体均匀扩散，施主材料多出的电子迁移到就近的受主材料与空穴结合，施主材料原子失去电子呈正电极性，受主材料原子接收电子呈负电极性，它们之间的微小区域形成了微区域电场，等共掺中间过渡层内布满了这样的一个个微区域电场，掺杂的浓度越高微区域电场的密度越高；
[0025]⑵
由于施主材料和受主材料的掺杂浓度相同经过等共掺后中间层总体上仍然呈中性，等共掺使得整个中间过渡层兼具耗尽层和本征半导体的一些特性，层内能带发生了变化，受主材料原子对结合过来的电子结合力比半导体原子对自身电子的结合力更弱，禁带宽度向小扩展，能把有效吸收光谱扩展到红外区域，从而在光照时产生更多的电子
‑
空穴对，以重掺浓度实施等共掺，中间过渡层可以做的比较厚，电池内部电场强度M型曲线鞍部更加平缓，有效场强提高，有利于驱动光生载流子流向两侧区域，这些特性能提高电池输出电流，同等条件下与常规PIN电池相比，效率提高超过6％以上。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的层状图；
[0027]图2是本专利技术的结构图；
[0028]图3是本专利技术的类PIN太阳能电池系统串、并联示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0032]如图1和2所示，一种类PIN太阳能电池单元，包括位于外面两侧的P型层1(即P极)和N型层2(即N极)，在所述P型层1和N型层2之间设置有等共掺中间过渡层3，等共掺中间过渡层3包括半导体、受体材料、施主材料，半导体内掺杂加入受体材料，半导体内掺杂加入施主材料，受体材料与施主材料在半导体内混合，受体材料与施主材料的掺杂浓度相同实现共掺。
[0033]具体的，掺杂浓度为每立方厘米等共掺中间过渡层含有10
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类PIN太阳能电池单元，包括位于外面两侧的P型层和N型层，其特征在于：在所述P型层和N型层之间设置有等共掺中间过渡层，等共掺中间过渡层包括半导体、受体材料、施主材料，半导体内掺杂加入受体材料，半导体内掺杂加入施主材料，受体材料与施主材料在半导体内混合，受体材料与施主材料的掺杂浓度相同。2.根据权利要求1所述的一种类PIN太阳能电池单元，其特征在于：掺杂浓度为每立方厘米等共掺中间过渡层含有10
15
～10
21
个。3.根据权利要求1或2所述的一种类PIN太阳能电池单元，其特征在于：所述受体材料为硼。4.根据权利要求1或2所述的一种类PIN太阳能电池单元，其特征在于：所述施主材料为磷。5.根据权利要求1所述的一种类PIN太阳能电池单元，其特征在于：P型层、N型层的外侧设有导电薄膜TCO层。6.根据权利要求1或5所述的一种类PIN太阳能电池单元，其特征在于：太阳能电池单元外侧设有格栅导电极。7.一种用于制造权利要求1
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6任一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雄璠，
申请(专利权)人：黄雄璠，
类型：发明
国别省市：