一种基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池，属于非晶硅薄膜电池技术领域，其是由包括氧化锡前电极薄膜的氧化锡基板、第一非晶硅P型层、第二非晶硅P型层、非晶硅缓冲层、非晶硅本征层、非晶硅Ｎ型层和背电极层依次复合构成，所述的第一非晶硅P型层、第二非晶硅P型层、非晶硅缓冲层、非晶硅本征层、非晶硅Ｎ型层构成非晶硅发电层，所述的第一非晶硅P型层采用无氢沉积，第二非晶硅P型层采用有氢沉积。该结构的非晶硅薄膜电池可在不改变现有的生产流程和不引进额外的生产设备的情况下对现有工艺进行调整，有利于制造时提高薄膜的沉积速度，缩短氧化锡暴露在氢等离子体中的时间，从而起到相似的保护氧化锡薄膜的作用。且该非晶硅薄膜电池的功率最大能提高8W。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于非晶硅薄膜电池
，具体是一种基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池。
技术介绍
非晶硅薄膜太阳能电池作为一种低成本、绿色可再生能源已成为光伏发电的重要组成部分。目前生产过程中主要以氧化锡导电透明玻璃(F-SnO2)作为前电极，采用等离子体增强化学气相沉积法制备非晶硅薄膜。在等离子体沉积过程中，人们发现氧化锡薄膜对氢等离子体的耐候性能较差，容易被氢原子还原成金属锡，从而降低太阳光在氧化锡膜层中的透过率(主要是光线波长在300-1000nm之间的光线的透过率)，影响非晶硅薄膜电池对光线的收集效率。于是对于如何提高氧化锡薄膜在氢等离子体中的耐候性，或者在氢等离子体中如何保护氧化锡薄膜的研究相继出现。在一些改良的方案中，在等离子体沉积非晶硅薄膜之前，先在氧化锡薄膜上先溅镀上一层几纳米厚的氧化锌薄膜或氧化钛薄膜，让对氢等离子体耐候性能好的氧化锌薄膜或氧化钛薄膜覆盖住对氢等离子体耐候性较差的氧化锡薄膜，从而起到保护氧化锡薄膜不被氢原子还原的作用。通过镀溅这种保护层，可以明显提高氧化锡薄膜对光线的透过率，使非晶硅薄膜电池的初始效率最大能提高1%左右。 但是，这种改良方法，对薄膜企业现有的生产线而言，需要改变生产流程，使得生产过程变得复杂，同时需要引进额外的氧化锌或氧化钛薄膜的镀溅设备，引起成本的增加。因此，在不改变现有的生产流程和不引进额外的生产设备的情况下，对现有工艺进行调整，起到相似的保护氧化锡薄膜的作用，从而提高非晶硅薄膜电池的效率极其重要。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池。为达到本技术目的，本技术的基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池，是由包括氧化锡前电极薄膜的氧化锡基板、采用无氢沉积的第一非晶硅P型层、采用有氢沉积的第二非晶硅P型层、非晶硅缓冲层、非晶硅本征层、非晶硅N型层和背电极层依次复合构成，所述的第一非晶硅P型层、第二非晶硅P型层、非晶硅缓冲层、非晶硅本征层、非晶硅 N型层构成非晶硅薄膜电池的发电层。具体的，所述氧化锡前电极薄膜的厚度为0. 3-2um。所述第一非晶硅P型层的厚度为4-8nm。所述第二非晶硅P型层的厚度为6-lOnm。所述非晶硅缓冲层的厚度为5-lOnm。 所述非晶硅本征层的厚度为80-500nm。所述非晶硅N型层的厚度为18-40nm。所述背电极层的厚度为100-400nm。本技术的有益效果是非晶硅发电层由第一非晶硅P型层、第二非晶硅P型层、非晶硅缓冲层、非晶硅本征层、非晶硅N型层构成，且第一非晶硅P型层采用无氢沉积， 第二非晶硅P型层采用有氢沉积。有利于制造时提高薄膜的沉积速度，缩短氧化锡暴露在氢等离子体中的时间，从而起到相似的保护氧化锡薄膜的作用。本技术可在不改变现有的生产流程和不引进额外的生产设备的情况下，对现有工艺进行调整降低基板沉积初始的温度，其中非晶硅P型层分为两步沉积，第一步沉积时，采用无氢气稀释沉积，第二部沉积采用正常的氢气稀释沉积；同时为保证沉积的非晶硅P型层的质量，对第一步中B2H6、 CH4的流量以及沉积功率进行相应调整，并且沉积第二层高性能的P型层；这一系列工艺改进，在原有的基础上将非晶硅薄膜电池的功率最大能提高8W。附图说明图1是本技术基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池的截面结构示意图。图2是现有方法制得的基于氧化锡前电极非晶硅薄膜电池的功率为109W的I-V 曲线及功率曲线图。图3是本技术方法制得的基于氧化锡前电极非晶硅薄膜电池的功率为115W 的I-V曲线及功率曲线图。图4是本技术方法制得的基于氧化锡前电极非晶硅薄膜电池的功率为116W 的I-V曲线及功率曲线图。图5是本技术方法制得的基于氧化锡前电极非晶硅薄膜电池的功率为117W 的I-V曲线及功率曲线图。图2-5中，有“ + ”标识的曲线为I-V曲线，另一曲线为功率曲线。图中标号说明1_氧化锡基板，2-非晶硅P型层，21-第一非晶硅P型层，22-第二非晶硅P型层，3-非晶硅缓冲层，4-非晶硅本征层，5-非晶硅N型层，6-背电极层。具体实施方式以下结合说明书附图通过几个实施例对本技术做进一步说明。本技术的基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池如图1所示，自上至下由包括氧化锡前电极薄膜的氧化锡基板1(通常的，氧化锡基板1是将氧化锡前电极薄膜覆在玻璃等透明物上构成)、第一非晶硅P型层21、第二非晶硅P型层22、非晶硅缓冲层3、非晶硅本征层4、非晶硅N型层5和背电极层6依次复合构成，第一非晶硅P型层21、第二非晶硅P 型层22、非晶硅缓冲层3、非晶硅本征层4、非晶硅N型层5构成非晶硅薄膜电池的发电层， 第一非晶硅P型层采用无氢沉积，第二非晶硅P型层采用有氢沉积。本技术的基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池，可用下述方法制得1)将氧化锡基板在200_230°C的温度下预热；2)在步骤1)加热后的基板的氧化锡前电极薄膜上以氢气流量0 seem、SiH4流量 280-320sccm、B2H6 流量 280_320sccm、CH4 流量 500_540sccm、沉积功率 0. 28-0. 3kff 沉积 4-8nm厚的第一非晶硅P型层21 ；3)在步骤2)制得的第一非晶硅P型层21上，以氢气流量l-3slm、SiH4流量 280-320sccm、B2H6 流量 320_360sccm、CH4 流量 500_540sccm、沉积功率 0. 28-0. 3kff 沉积 6-10nm厚的第二非晶硅P型层22 ；4)在步骤3)制得的第二非晶硅P型层22上，依次沉积非晶硅缓冲层、非晶硅本征层、非晶硅N型层和背电极制得非晶硅薄膜电池。实施例1(对比例)1)将氧化锡基板在250°C的温度下预热；2)采用13. 56MHZ的等离子体化学气相沉积在步骤1)加热后的基板上以氢气流量 2 slm、SiH4 流量 300sccm、B2H6 流量 360sccm、CH4 流量 540sccm、沉积功率 0. 3kff 沉积 IOnm厚的非晶硅导电层(非晶硅P型层)；3)在步骤2)制得的非晶硅P型层上，依次沉积非晶硅缓冲层、非晶硅本征层、非晶硅N型层和背电极层，制得非晶硅薄膜电池，电池初始功率为109W。该工艺下得到的非晶硅薄膜太阳能电池的性能参数如图2所示开路电压Voc为 96. 83V，短路电流Isc为1.624A，最大输出功率Pm为109. 26W，最大功率时的输出电压Vpm 为77. 502V，最大功率时的电流Ipm为1.4098A，填充因子FF为0.6946，光电转换效率η为 7. 52%。实施例2 1)将氧化锡基板1的预加热温度由现有的250°C降低到230°C ；2)采用13. 56MHZ的等离子体化学气相沉积在步骤1)加热后的基板上以氢气流量 0sccm、SiH4 流量 300sccm、B2H6 流量 320sccm、CH4 流量 540sccm、沉积功率 0. 3kff 沉积 5nm 厚的第一非晶硅P型层21 ；3)在步骤2)制得的第一非晶硅P型层21上，以氢气流量2 slm、SiH4流量 300sccm、B2H6流量360sccm、CH4流量540sccm、沉积功率0. 3kff沉积IOnm厚的第二非晶硅 P型层22 ；4)在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池，其特征是：由包括氧化锡前电极薄膜的氧化锡基板（１）、采用无氢沉积的第一非晶硅Ｐ型层（２１）、采用有氢沉积的第二非晶硅Ｐ型层（２２）、非晶硅缓冲层（３）、非晶硅本征层（４）、非晶硅Ｎ型层（５）和背电极层（６）依次复合构成，所述的第一非晶硅Ｐ型层（２１）、第二非晶硅Ｐ型层（２２）、非晶硅缓冲层（３）、非晶硅本征层（４）、非晶硅Ｎ型层（５）构成非晶硅薄膜电池的发电层。

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池，其特征是由包括氧化锡前电极薄膜的氧化锡基板(1)、采用无氢沉积的第一非晶硅P型层(21)、采用有氢沉积的第二非晶硅P型层(22)、非晶硅缓冲层(3)、非晶硅本征层(4)、非晶硅N型层(5)和背电极层(6)依次复合构成，所述的第一非晶硅P型层(21)、第二非晶硅P型层(22)、非晶硅缓冲层(3)、非晶硅本征层(4)、非晶硅N型层(5)构成非晶硅薄膜电池的发电层。2.根据权利要求1所述的一种基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池，其特征是所述氧化锡前电极薄膜的厚度为0. 3-2 μ m。3.根据权利要求1所述的一种基于氧化锡前电极的非晶硅薄膜电池，其特征是所述第一非晶硅P型...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兴坤，李媛，曹松峰，
申请(专利权)人：杭州天裕光能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86