ＮＩＰ－ＮＩＰ薄膜光伏结构制造技术

提供了一种薄膜多结光伏结构以及形成该光伏结构的方法与设备。该光伏结构包括形成在半透明基板上方的第一和第二ＮＩＰ结。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体上涉及一种光伏结构以及形成该光伏结构的方法与设备。更 具体地，本专利技术的实施例涉及一种薄膜多结光伏结构以及形成该光伏结构的方法与设备。
技术介绍
光伏(PV)结构是使太阳光转化为直流(DC)电功率的器件。PV结构可以是每个结 都具有P掺杂区、本征区和η掺杂区的单结或者多结。在单结PV结构中，只有能量等于或大于电池材料的带隙的光子被吸收并转化为 电能。低能量的光子不被利用；因此单结电池相对地效率较低。由于存在更多的PIN结来 吸收光子，多结电池更有效率。通常的薄膜多结PV结构为PIN-PIN。在PIN-PIN制造工艺中，通常沉积有源吸收 硅层到玻璃基板上。因此，PIN-PIN PV结构制造通过激光划片(Iaserscribing)技术实现 了在单个PV模块中的各个单独电池的简化、制造和互连。然而，在某些行业中，钢化玻璃(tempered glass)的上表面(面对太阳的表面) 通常优选用于PV面板的保护。由于PIN-PIN工艺要求基板材料作为暴露于太阳的表面，这 增加了 PIN-PIN PV结构制造的复杂度和成本，并且制造钢化玻璃使其达到薄膜沉积工艺所 需的平整度水平是非常困难的。另外，不能在回火工艺(tempering process)之后切割钢 化玻璃，这妨碍了制造大的PV面板以及随后将这些面板切割成特定用途所需的较小尺寸。 因此，如果需要PIN-PIN PV面板的钢化玻璃保护，则必须在沉积工艺之后将钢化玻璃片加 到基板的表面。此外，PIN-PIN工艺需要高纯度(低铁)玻璃基板的使用，这是因为基板必须允许 太阳光谱的所有波长(特别是短波长)的高透过，以尽可能地提高多结PV结构的效率。因此，存在对改进的薄膜多结PV结构以及在制造厂环境中形成该PV结构的方法 与设备的需求。
技术实现思路
本专利技术大体上包括薄膜多结PV结构以及形成该PV结构的方法与设备。特别地， 本专利技术包括改进的NIP-NIP结构以及形成该NIP-NIP结构的方法与设备。在一实施例中，一种形成薄膜多结光伏结构的方法包括选择半透明或透明基板， 在所述基板上方形成第一透明导电氧化物层，在所述第一透明导电氧化物层上方形成第一 NIP结，在所述第一 NIP结上方形成第二 NIP结，在所述第二 NIP结上方形成第二透明导电 氧化物层，在所述第二透明导电氧化物层上方施加顶部封装层，以及在所述基板下方形成 反射层。形成所述第一 NIP结包括形成η型硅层，在所述η型硅层上方形成本征型微晶硅 层，以及在所述本征型微晶硅层上方形成P型硅层。形成所述第二 NIP结包括形成η型硅 层，在所述η型硅层上方形成本征型非晶硅层，以及在所述本征型非晶硅层上方形成ρ型硅 层。在一实施例中，一种薄膜多结光伏结构包括半透明或透明基板，形成在所述基板 上方的第一透明导电氧化物层，形成在所述第一透明导电氧化物层上方的第一 NIP结，形 成在所述第一 NIP结上方的第二 NIP结，形成在所述第二 NIP结上方的第二透明导电氧化 物层，在所述第二透明导电氧化物层上方施加的顶部封装层，以及形成在所述基板下方的 反射层。所述第一 NIP结包括m型硅层，形成在所述η型硅层上方的本征型微晶硅层，以 及形成在所述本征型微晶硅层上方的P型硅层。所述第二 NIP结包括η型硅层，形成在所 述η型硅层上方的本征型非晶硅层，以及形成在所述本征型非晶硅层上方的ρ型硅层。在一实施例中，一种形成薄膜多结光伏结构的方法包括选择半透明或透明基板， 在所述基板上方形成第一透明导电氧化物层，进行透过所述基板的第一激光划片处理，其 中所述第一透明导电氧化物层的窄条被融化，在所述第一透明导电氧化物层上方形成第一 NIP结，在所述第一NIP结上方形成第二NIP结，进行透过所述基板的第二激光划片处理，其 中所述第一和第二 NIP结的第一窄条被融化，在所述第二 NIP结上方形成第二透明导电氧 化物层，进行透过所述基板的第三激光划片处理，其中所述第一和第二 NIP结的第二窄条 被融化，覆盖所述第一和第二 NIP结的第二窄条的第二透明导电氧化物层的窄条被移除， 在所述第二透明导电氧化物层上方施加顶部封装层，以及在所述基板下方形成反射层。形 成所述第一 NIP结包括形成η型硅层，在所述η型硅层上方形成本征型微晶硅层，以及在 所述本征型微晶硅层上方形成P型硅层。形成所述第二NIP结包括形成η型硅层，在所述 η型硅层上方形成本征型非晶硅层，以及在所述本征型非晶硅层上方形成P型硅层。在一实施例中，一种用于形成薄膜多结光伏结构的设备包括形成第一NIP结的 第一系统，以及在所述第一 NIP结上方形成第二 NIP结的第二系统。所述第一系统包括沉 积η型硅层的η-腔室以及沉积ρ型硅层的ρ-腔室。所述第二系统包括沉积η型硅层的 η-腔室以及沉积ρ型硅层的P-腔室。在一实施例中，一种用于形成薄膜多结光伏结构的设备包括形成第一 NIP结的 第一系统，以及在所述第一 NIP结上方形成第二 NIP结的第二系统。所述第一系统包括沉 积η型硅层、本征型微晶硅层和ρ型硅层的腔室。所述第二系统包括沉积η型硅层、本征型 非晶硅层和P型硅层的腔室。附图说明参看其中的一些在附图中示出的实施例，可获得能够具体地理解本专利技术的上述特 征的方式、即对上文所简要概括的本专利技术的更具体的描述。然而应当注意到，附图仅示出了 本专利技术的典型实施例，由于本专利技术还允许其它等同效果的实施例，因此附图并不被认为是 对专利技术范围的限制。图1是朝向光或太阳辐射的多结PV结构的特定实施例的示意图。图2是还包括η型非晶硅缓冲层的图1的多结PV结构的示意图。图3是还包括ρ型微晶硅接触层的图1的多结PV结构的示意图。图4是等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔室的一实施例的简要截面图，在该 PECVD腔室中可以沉积PV结构的一或多层薄膜。图5是具有多个处理腔室的处理系统的一实施例的简要俯视图。具体实施例方式本专利技术大体上包括薄膜多结PV结构以及形成该PV结构的方法与设备。具体地，本专利技术包括改进的NIP-NIP结构以及形成该NIP-NIP结构的方法与设备。 NIP-NIP结构涉及比PIN-PIN结构困难的制造工艺，然而NIP-NIP结构具有以更高 的沉积速率实现更高的转换效率的可能性，实现了比PIN-PIN结构低的每瓦特成本。在现有的NIP-NIP PV制造中，利用金属基板或涂覆金属的基板来形成背电接触和 提供提高PV模块的光俘获效率所需的背反射面。在该金属面上沉积有源吸收硅层，这造成 了在不损害电池性能的前提下，将面板分成互连的多个电池的困难。本专利技术的某些实施例是NIP-NIP PV结构，这些实施例能够在不损害电池性能的前 提下，利用更简单的PIN-PIN激光划片制造工艺来将结构分为互连的多个电池。这是通过 分离背电接触和背反射层的功能来实现。在本专利技术的实施例中，背接触功能由透明导电氧化物(TCO)层提供，该TCO层在 PIN-PIN器件结构中执行前接触(front contact)TCO层的功能。背反射功能由单独的反射 涂层提供，在执行激光划片工艺之后涂覆该涂层到基板。图1是朝向光或太阳辐射101的多结PV结构100的实施例的示意图。PV结构100 包括半透明或透明基板102，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成薄膜多结光伏结构的方法，包括：选择半透明基板；在所述基板上方形成第一透明导电氧化物层；在所述第一透明导电氧化物层上方形成第一ＮＩＰ结，包括：形成ｎ型硅层；在所述ｎ型硅层上方形成本征型微晶硅层；以及在所述本征型微晶硅层上方形成ｐ型硅层；在所述第一ＮＩＰ结上方形成第二ＮＩＰ结，包括：形成ｎ型硅层；在所述ｎ型硅层上方形成本征型非晶硅层；以及在所述本征型非晶硅层上方形成ｐ型硅层；在所述第二ＮＩＰ结上方形成第二透明导电氧化物层；在所述第二透明导电氧化物层上方施加顶部封装层；以及在所述基板下方形成反射层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰M怀特，崔寿永，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]