一种柔性薄膜硅基太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种柔性薄膜硅基太阳能电池，柔性薄膜太阳能电池的结构自下而上依次为基板、金属过渡层、第一重掺杂层、第一掺杂层、吸收层、第二掺杂层、第二重掺杂层、减反保护层和金属电极；其中，第一重掺杂层和第二重掺杂层为重掺杂多晶碳化硅材料或重掺杂多晶碳化硅和透明导电氧化物TCO组合的复合材料，且第二重掺杂层与第一重掺杂层的掺杂类型相反。第一、第二重掺杂层利用了多晶碳化硅材料的宽带隙、高电导和低缺陷的优点，可以替代透明导电氧化物与金属电极直接接触，实现载流子的传输与收集；并且由于多晶碳化硅高折射的特点，在电池正面形成减反膜，增强了太阳光的透过率，提升了光电转换效率。提升了光电转换效率。提升了光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性薄膜硅基太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光伏发电
，尤其涉及一种柔性薄膜硅基太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]新能源技术尤其是对太阳能的利用，加速了对太阳能电池技术的探索和研究。相比于晶硅太阳能电池，柔性薄膜太阳能电池使用材料少、重量轻，便于携带，可以在多种生产和生活领域为人们提供电力。例如在航空航天、建筑领域、交通运输、军事领域都有着广泛的应用前景。而且柔性薄膜太阳能电池可弯曲，可采用卷对卷工艺，可大面积连续生产。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种柔性薄膜硅基太阳能电池及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种柔性薄膜硅基太阳能电池，所述柔性薄膜太阳能电池的结构自下而上依次为基板、金属过渡层、第一重掺杂层、第一掺杂层、吸收层、第二掺杂层、第二重掺杂层、减反保护层和金属电极；其中，所述第一重掺杂层和第二重掺杂层为重掺杂多晶碳化硅或重掺杂多晶碳化硅和透明导电氧化物TCO组合的复合材料，且所述第二重掺杂层与第一重掺杂层的掺杂类型相反。
[0005]优选的，所述透明导电氧化物TCO为氧化铟锡、氧化锡、氢化氧化铟、掺钨的氧化铟、掺镓掺锌氧化铟、掺锌氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、掺钛氧化铟材料中的一种或多种。
[0006]优选的，第一重掺杂层和第二重掺杂层的厚度范围均为0.1μm
‑
10μm。
[0007]优选的，所述第一重掺杂层和第二重掺杂层的掺杂浓度范围均为5
×
10
18
cm
‑3~1
×
10
21
cm
‑3。
[0008]优选的，所述基板为石墨、导电陶瓷、不锈钢、铝箔、铜箔及镀锌铁皮材料中的一种或多种。
[0009]优选的，所述基板的厚度为10μm
‑
300μm。
[0010]优选的，第一掺杂层和第二掺杂层为非晶硅、微晶硅、多晶硅、非晶碳化硅、微晶碳化硅、多晶碳化硅材料中的一种或多种。
[0011]优选的，所述第一掺杂层和第二掺杂层的厚度范围均为5nm
‑
100nm。
[0012]优选的，所述第一掺杂层的掺杂类型与第一重掺杂层的掺杂类型相同，所述第二掺杂层的掺杂类型与第二重掺杂层的掺杂类型相同。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种第一方面任一所述柔性薄膜硅基太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括：采用卷对卷工艺，将预设厚度的基板展开，并通过喷淋清洗设备，使用预设的清洗
剂清洗所述基板，然后进行干燥；通过电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射，在所述基板上沉积预设第一厚度的金属过渡层；通过电子束蒸发、反应等离子体沉积或磁控溅射在所述金属过渡层上沉积预设第二厚度，预设第一掺杂类型以及预设第一掺杂浓度的第一重掺杂层；通过等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、低压化学气相沉积或原子层沉积，在所述第一重掺杂层上沉积所述预设第一掺杂类型以及预设第三厚度的第一掺杂层；通过等离子体增强化学气相沉积在所述第一掺杂层上沉积预设第四厚度的吸收层；通过等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、低压化学气相沉积、原子层沉积，在所述吸收层上沉积预设第二掺杂类型以及预设第五厚度的第二掺杂层；所述预设第二掺杂类型与所述预设第一掺杂类型相反；所述预设第五厚度的范围与所述预设第三厚度的范围相同；通过反应等离子体沉积或磁控溅射在所述金属过渡层上沉积预设第六厚度，预设第二掺杂类型以及预设第二掺杂浓度的第二重掺杂层；预设第六厚度的范围与预设第二厚度的范围相同，预设第二掺杂浓度的范围与预设第一掺杂浓度的范围相同；通过电子束蒸发、热蒸发、等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射在所述第二重掺杂层上沉积预设第七厚度的减反保护层；通过丝网印刷、热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射在所述减反保护层上沉积金属电极，从而得到所述柔性薄膜硅基太阳能电池；所述金属电极为点状金属电极或栅线金属电极。
[0014]本专利技术实施例提供的柔性薄膜硅基太阳能电池，采用层状结构实现，当第一重掺杂层采用重掺杂多晶碳化硅材料或重掺杂多晶碳化硅和透明导电氧化物TCO组合的复合材料替代掺杂非晶硅时，由于重掺杂多晶碳化硅材料的宽带隙、高电导和低缺陷的优点，解决了掺杂非晶硅的寄生吸收高、载流子横向运输差等缺陷较多的问题，也就是减少了寄生吸收和串联电阻，另外还可以降低成本。第二重掺杂层采用重掺杂多晶碳化硅材料或重掺杂多晶碳化硅和透明导电氧化物TCO组合的复合材料实现，其可以替代透明导电氧化物作为透明导电电极与金属电极直接接触，实现了载流子的传输与收集，减少透明导电氧化物和金属电极材料的使用量，并且利用了多晶碳化硅高折射的特点，在电池正面形成减反膜，增强了太阳光的透过率，提升了光电转换效率。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例提供的柔性薄膜硅基太阳能电池的结构图；图2为本专利技术实施例提供的柔性薄膜硅基太阳能电池的制备方法流程图。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的
所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0018]图1为本专利技术实施例提供的柔性薄膜硅基太阳能电池的结构图，下面结合图1，对本专利技术的技术方案以具体实施例进行说明。
[0019]本专利技术实施例提供的一种柔性薄膜硅基太阳能电池，其结构自下而上依次为基板1、金属过渡层2、第一重掺杂层3、第一掺杂层4、吸收层5、第二掺杂层6、第二重掺杂层7、减反保护层8和金属电极9。
[0020]其中，基板1具体采用石墨、导电陶瓷、不锈钢、铝箔、铜箔及镀锌铁皮材料中的一种或多种实现。优选不锈钢、铝箔、铜箔及镀锌铁皮中的一种或几种实现。最优选采用不锈钢材料实现。
[0021]在一个具体的例子中，基板1的厚度为10μm
‑
300μm。优选为10μm
‑
50μm。
[0022]金属过渡层2具体采用Mo、Ni、Cr、Ti、W材料实现，优选为Mo。示例而非限定，金属过渡层2的厚度为0.3μm
‑
5μm，优选为1μm
‑
3μm。
[0023]第一重掺杂层3为重掺杂多晶碳化硅材料或重掺杂多晶碳化硅和透明导电氧化物（transparent conductive oxide，TCO）组合的复合材料。其中，透明导电氧化物TCO为氧化铟锡、氧化锡、氢化氧化铟、掺钨的氧化铟、掺镓掺锌氧化铟、掺锌氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、掺钛氧化铟中的一种或多种，优选为氧化铟锡。
[0024]当第一重掺杂层3采用重掺杂多晶碳化硅材料或重掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性薄膜硅基太阳能电池，其特征在于，所述柔性薄膜太阳能电池的结构自下而上依次为基板、金属过渡层、第一重掺杂层、第一掺杂层、吸收层、第二掺杂层、第二重掺杂层、减反保护层和金属电极；其中，所述第一重掺杂层和第二重掺杂层为重掺杂多晶碳化硅材料或重掺杂多晶碳化硅和透明导电氧化物TCO组合的复合材料，且所述第二重掺杂层与第一重掺杂层的掺杂类型相反。2.根据权利要求1所述的柔性薄膜硅基太阳能电池，其特征在于，所述透明导电氧化物TCO为氧化铟锡、氧化锡、氢化氧化铟、掺钨的氧化铟、掺镓掺锌氧化铟、掺锌氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、掺钛氧化铟材料中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的柔性薄膜硅基太阳能电池，其特征在于，第一重掺杂层和第二重掺杂层的厚度范围均为0.1μm
‑
10μm。4.根据权利要求1所述的柔性薄膜硅基太阳能电池，其特征在于，所述第一重掺杂层和第二重掺杂层的掺杂浓度范围均为5
×
10
18
cm
‑3~1
×
10
21
cm
‑3。5.根据权利要求1所述的柔性薄膜硅基太阳能电池，其特征在于，所述基板为石墨、导电陶瓷、不锈钢、铝箔、铜箔及镀锌铁皮材料中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的柔性薄膜硅基太阳能电池，其特征在于，所述基板的厚度为10μm
‑
300μm。7.根据权利要求1所述的柔性薄膜硅基太阳能电池，其特征在于，第一掺杂层和第二掺杂层为非晶硅、微晶硅、多晶硅、非晶碳化硅、微晶碳化硅、多晶碳化硅材料中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的柔性薄膜硅基太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂层和第二掺杂层的厚度范围均为5nm
‑
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈弘，张宇超，李云，杜春花，雷宇，贾海强，王文新，郝斌，韩久放，于夕然，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：