太阳电池窗口层及含有该窗口层的复合结构和太阳电池制造技术

本实用新型专利技术涉及太阳电池窗口层及含有该窗口层的复合结构和太阳电池。所述太阳电池窗口层包括高电导率层和宽带隙层。本实用新型专利技术的窗口层的高电导率层与N型TCO薄膜之间容易形成欧姆接触，所以接触良好，并且兼具高透过率和宽带隙，因此能够提高太阳电池的光电转换效率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳电池，尤其涉及太阳电池窗口层及含有该窗口层的复合结构 和太阳电池。
技术介绍
作为太阳电池的窗口层，要求高透过率、高电导率和宽带隙。目前的太阳电池通常 采用P-SiC = H制成窗口层，与N型透明导电薄膜直接接触。由于P_SiC:H电导率不是很大， 当P-SiC = H和透明导电薄膜之间的势垒相差较大时不能形成欧姆接触，从而影响电池的填 充因子和开路电压，进而影响电池的光电转换效率。因此，为了提高太阳电池的光电转换效 率，必须改善N型透明导电薄膜与窗口层之间的接触。
技术实现思路
为了改善N型透明导电薄膜与窗口层之间的接触，本技术提供一种太阳电池 的窗口层，具体方案如下。一种太阳电池窗口层，由电导率大于等于0. 15SCHT1 (西门子每厘米)的高电导率 层和带隙大于等于1.8ev(电子伏特)的宽带隙层构成。所述高电导率层的材料可以为微晶硅、纳米硅或多晶硅。厚度为1-5. 9nm。所述宽带隙层的材料可以为非晶硅或非晶碳化硅。厚度为l-50nm。本技术还提供二种复合结构。一种是在衬底上依次设置透明导电薄膜和上述 太阳电池窗口层，并且高电导率层处于透明导电薄膜和宽带隙层之间。另一种是在衬底上 依次设置上述太阳电池窗口层和透明导电薄膜，并且高电导率层处于透明导电薄膜和宽带 隙层之间。所述衬底可以为玻璃、不锈钢或聚酰亚胺。所述玻璃例如为低铁超白玻璃。透明导电薄膜(TC0薄膜)的材料可以是SnO2:F、AZO(掺铝氧化锌)、ΒΖ0(掺硼氧 化锌)、GZO(掺镓氧化锌)、ITO(铟锡氧化物)等本领域通常使用的材料。以SnO2 = F为材 料时，F/Sn的原子百分比(即，以百分比表示材料中F原子(或离子)数与Sn原子(或离 子)数之比，以下相同。)为0. 5% 1%。以AZO为材料时，ΑΙ/Si的原子百分比为0.3% 2%。以BZO为材料时，B/Zn的原子百分比为0.5% 2%。以GZO为材料时，Ga/Si的原子 百分比为0.5% 2%。以ITO为材料时，In/Sn的原子百分比为10% 30%。另外，还可 以使用市售的FTO(掺氟二氧化锡)透明导电薄膜。本技术还提供利用上述窗口层作为窗口层的太阳电池。本技术的窗口层的高电导率层与N型TCO薄膜之间容易形成欧姆接触，所以 接触良好，并且兼具高透过率和宽带隙，因此能够提高太阳电池的光电转换效率。附图说明图1为本技术的太阳电池窗口层的结构之一例。3图2为实施例1中制备得到的太阳电池的安伏曲线。图3为实施例1中制备得到的太阳电池的量子效率曲线。图4为实施例2中制备得到的太阳电池的安伏曲线。图5为实施例2中制备得到的太阳电池的量子效率曲线。具体实施方式下面列举本技术的具体实施方式，但本技术并不限于这些具体实施例。需要说明的是，以下实施例中使用PECVD(等离子增强化学气相沉积)设备(AM公 司制P5200型)制备窗口层。并且采用台阶仪(KLA公司制Tencor p-16+型)测定薄膜厚 度，采用分光光度计(Perkin Elmer公司制lambda750型)测定薄膜的光透过率，采用四探 针电阻测试仪(广州硅研半导体技术有限公司制RTS-9型)测定薄膜的电导率。实施例1在50_70°C的超纯水(电阻率大于IOM Ω /cm)中，用1 %半导体用中性清洗剂将沉 积有FTO透明导电薄膜2 (对300nm-l IOOnm的光的透过率为80. 84%，方块电阻为12 Ω / □， 厚度为700nm)的玻璃衬底1超声清洗15分钟，然后用超纯水冲洗衬底至无清洗剂残留，并 采用纯度高于99%的氮气吹干衬底。然后将上述玻璃衬底1放入PECVD设备的第一个腔室，利用PECVD法在FTO透明 导电薄膜2上制备电池的窗口层。首先通入1. kccm(标况毫升每分钟)的硅烷、520sCCm 的氢气和0.6SCCm三甲基硼烷与氢气的混合气体(在混合气体中，三甲基硼烷的浓度以分 子数计算为)，在压强为5torr (托)、功率为IOOW的条件下，用ρ型微晶硅制备厚度为 3nm的高电导率层3，其电导率为1.580^(厚度为IOOnm时的测定值)。然后通入20sCCm 的硅烷、200sCCm的氢气及20SCCm的甲烷，在压强为2torr、功率为19W的条件下，利用非晶 碳化硅在高电导率层3上制备厚度为IOnm的宽带隙层4，其带隙为1. 94ev。由此得到一种包括窗口层的复合结构，如图1所示。然后，按照PECVD设备的操作手册，在其他腔室，于上述窗口层上依次形成300nm 的P型本征非晶硅层、15nm的η型非晶硅层、30nm的ρ型微晶硅层、1600nm的本征微晶硅层 和20nm的η型非晶硅层。取出形成有上述各层的衬底，放入磁控溅射仪(Leybold vacuum公司制UNIVEX 450B型)的腔室内，溅射形成AZO和Ag复合结构作为背电极。其中，AZO的厚度为90nm， 方阻小于100 Ω / □，Ag层厚度为20nm，方阻小于0.001Ω/ 口。由此制备得到电池。利用太阳能模拟器(Newport公司制92193a型)在25°C、AM1. 5、光强1000W/m2的 条件下对电池进行测试，电池的安伏曲线、量子效率曲线分别如图2、3所示。实施例2在50_70°C的超纯水(电阻率大于10MΩ/cm)中，用1 %半导体用中性清洗剂将低 铁超白玻璃衬底超声清洗15分钟。然后用超纯水冲洗衬底至无清洗剂残留，并采用纯度高 于99%的氮气吹干衬底。将超白玻璃放入PVD (物理气相沉积)设备(oerlikon公司制uniVeX-450B型) 中，当本底真空小于5X10_4Pa时通入20SCCm的氩气，将衬底加热至300°C，在压强为 0. 8Pa、功率为400W的条件下，利用Al/Si原子百分比为1 %的掺铝氧化锌沉积SOOnm的4AZO透明导电薄膜。然后采用0. 5%的稀盐酸对AZO透明导电薄膜进行刻蚀，使厚度降低到 600nm。经刻蚀得到的绒面AZO透明导电薄膜对300nm_l IOOnm的光透过率为82. 42%，方块 电阻为12 Ω / □，雾度大于40%。将沉积有绒面AZO透明导电薄膜的衬底放入PECVD设备的第一个腔室中制备电池 的窗口层。首先通入1. 2sccm的硅烷、720sCCm的氢气和0. 6sCCm三甲基硼烷与氢气的混 合气体(在混合气体中，三甲基硼烷的浓度以分子数计算为)，在压强为9torr、功率为 200W的条件下，利用ρ型微晶硅制备厚度为5nm的高电导率层，其电导率为1. iscnT1 (厚度 为IOOnm时的测定值)。然后通入20sccm的硅烷、200sccm的氢气及20sccm的甲烷，在压 强为2. 5torr、功率为19W的条件下以非晶碳化硅为材料在高电导率层上制备厚度为Snm的 宽带隙层，其带隙为1.94ev。然后，按照PECVD设备的操作手册，在其他腔室，在上述窗口层上依次形成300nm 的P型本征非晶硅层、15nm的η型非晶硅层、30nm的ρ型微晶硅层、1600nm的本征微晶硅层 和20nm的η型非晶硅层。取出形成有上述各层的衬底，放入磁控溅射仪(Leybold vacuum公司制UNIVEX 450B型)的腔室内，溅射形成A本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种太阳电池窗口层，其特征在于，由电导率大于等于０．１５ｓｃｍ－１的高电导率层和带隙大于等于１．８ｅｖ的宽带隙层构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷士斌，雷志芳，孙书龙，王锐，赵鑫，陈光羽，唐茜，李立伟，郭铁，孟原，周德领，
申请(专利权)人：新奥光伏能源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13