光伏电池及光伏电池制造方法技术

一种光伏电池包括透明导电氧化物的电极层（１ｂ），其沉积在透明载体衬底（７ｂ）上。接着为第一类型掺杂的非晶硅的接触层（１１ｂ），其具有至多１０ｎｍ的厚度。接着为第一类型掺杂的非晶硅化合物的层（２６），其带隙大于所提及的接触层（１１ｂ）的材料的带隙。在第一类型掺杂的非晶硅化合物层（２ｂ）之后，接着为本征型硅化合物的层（３ｂ）和第二类型掺杂的硅化合物的层（５ｂ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术针对一种光伏电池及其制造方法。
技术介绍
光伏太阳能转换为提供环境友好方式的发电提供了前景。但是，目前，由光伏能量 转换单元提供的电能与传统发电站提供的电相比仍然要昂贵得多。因此，开发更加节省成 本的生产光伏能量转换单元的方式近些年引起关注。在不同的生产低成本太阳能电池的方 法中，薄膜硅太阳能电池结合了几个有利方面首先，薄膜硅电池可通过已知的薄膜沉积技 术(如等离子体增强的化学气相沉积(PECVD))来制备，并且由此通过利用过去例如在其它 薄膜沉积
(例如从显示器制造技术中)获得的经验，提供降低制造成本的协同前 景。第二，薄膜硅太阳能电池可获得高能量转换效率，争取为10%及更大的效率。第三，生 产薄膜硅基太阳能电池的主要原材料充足且无毒。如图1示意性所示且沿入射光的方向L进行考虑，经受本专利技术的进一步发展的以 及如本领域技术人员通常已知的薄膜太阳能电池包括透明导电氧化物(TCO)的电极层1。 在所提及的方向L上，接着是第一类型掺杂的硅化合物的第一有源层2。定义我们理解在掺杂“类型”下有正-ρ-和负-η-掺杂。我们还理解“硅化合物”是指主要包括硅，但还附加包括一种或不止一种的附加元 素的材料。在提及的第一有源层2之后，还提供第二有源层3，其占据该薄膜结结构的厚度的 主要部分，并且主要负责光伏转换。该层3为本征型，并且为硅化合物。定义我们理解术语“本征型”材料是指未掺杂或仅掺杂可忽略的量或者以相应掺杂类 型相互抵消这样的方式进行两种类型掺杂的材料。在所提及的方向L上，在也在后续描述中被称为“i_层”的第二有源层3之后跟着 第二类型掺杂的硅化合物的第三有源层5。依赖于其中关于如图1所示的太阳能电池结构来提供用于薄层的载体衬底的事 实，选择层沉积的相应顺序。因此考虑图1，如果提供如7所示的玻璃衬底作为载体衬底，所 提及的各层的沉积由TCO的电极层1开始。然而，还可能的是在例如如图1中由9所示的 反射金属衬底上沉积太阳能电池的层结构。那么所提及的各层的沉积顺序相反。考虑所提及的各层的材料结构，已知的是提供非晶或微晶(也常称为纳米晶)结 构的第二有源层3(即i-层)。定义我们理解微晶结构的材料是指其中体积的20%至80% (包括两个界限)是晶体 的材料。与此相反，如果材料体积的小于20%是晶体的，则我们将该材料定义为是非晶结构 的。不管该第二有源层3 (i-层3)是非晶还是微晶结构，已知的是作为非晶材料层来施加第一有源层2。本专利技术针对太阳能电池，在所述太阳能电池中所述第一类型掺杂的硅化合物的第一有源层是非晶结构的。 为了避免在面向电池照射侧的第一有源层2中由相应吸收导致的光损失，典型地 施加宽带隙材料层。然而，这增加了在电极层1 (TC0层)和提及的第一类型掺杂的第一有 源层2之间的界面处的串联电阻。如果选择ZnO作为电极层1的材料，尤其如此。为了减 弱该影响，已知的是在电池的第一有源层2和电极层1之间施加接触层11。因此，该接触层 11是微晶硅化合物的且是第一类型掺杂的。提供微晶第一类型掺杂的硅化合物的这样的接触层仅在相对较低沉积速率下才 可实现，并且由于用于这种沉积的较高功率密度，另外需要更加先进的设备。这导致增加的 装备成本以及由此增加的产品成本。此外，用于以微晶结构沉积层的沉积工艺的精确控制 更加困难和关键，如果要在大面积上沉积这种层则尤其如此。除厚度均勻和掺杂均勻之外， 附加地，这种层的范围上的结晶度分布必须被可再生产地控制。低的沉积速率限制了高制 造产量。必须记住为了大规模的工业生产，实际上在沉积时间上节省的每秒种都直接有助 于产量和用于制造的功率量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光伏电池，其中，如上所述，提供根据图1的接触层11， 但与所提及的已知光伏电池相比其能够以显著降低的整体成本进行生产。因此，根据本专利技术的光伏电池包括·透明载体衬底上的透明导电氧化物的电极层，继之以·第一类型掺杂的硅化合物的接触层，继之以·第一类型掺杂的、非晶硅化合物的第一有源层，继之以·本征型硅化合物的第二有源层，继之以·第二类型掺杂的硅化合物的第三有源层，其中该接触层是非晶硅化合物的，且至多IOnm厚，所述接触层的材料的带隙小于 该第一有源层的材料的带隙。迄今，因为非晶硅化合物材料对光的相对高的吸收，提供非晶材料结构的接触层 的方法被本领域技术人员所放弃。根据本专利技术，通过施加厚度非常小(如所提及的，至多 IOnm)的接触层而把这种吸收损失降低到最低程度来对此进行考虑。与针对微晶硅化合物沉积的沉积速率相比，根据本专利技术的接触层的沉积还可在高 的沉积速率下执行。这导致在工业制造中尤其重要的明显提升的产量。此外，根据本专利技术 的接触层的沉积可在确切更低的功率密度下以及从而以明显更低量的功率执行。典型地， 与针对非晶层的大约300w/m2相比，在约2kw/m2的功率密度下沉积微晶硅层。这不仅导致 显著降低的功耗，而且还导致更加流水线化的处理设置。由于第一类型硅化合物的第一有 源层是非晶材料结构的，用于沉积根据本专利技术的接触层和这种第一有源层的处理设备可被 调整以施加每m2仅仅数百瓦的范围内的功率密度。因此，至少对于沉积这两层，相应的处理设备可被调整用于相对较低的功率密度， 从而避免了用于施加比如果按照惯例以微晶结构提供所提及的接触层所需要的高大约十倍的功率密度的设备。此外，关于气体流动时间以及必需的气体总量，通过以非晶结构施加所提及的接 触层还显著减小了气流。举例来说，如果接触层的硅化合物至少抵消了氢化硅，则对于第一 类型(例如P-掺杂)的微晶氢化硅而言，氢气流总计大约lOOOOsccm。对于作为非晶材料 层沉积这种第一类型掺杂的接触层，必需的气流仅为约500sCCm。 根据本专利技术提供的接触层的带隙小于第一有源、第一类型掺杂层的带隙的事实意 味着接触层材料中的以及因此在与电极层材料的界面处的价带的顶部接近所提及的电极 层的材料中的费米能级。因此，在所提及的材料之间的界面处的电子和空穴之间的能差变 得较小，其导致复合率提高以及由此导致出现的(appearing)串联电阻降低。在根据本专利技术的光伏电池的一个实施例中，作为i_层的第二有源层是氢化硅材 料的。在另一实施例中，提及的第二有源层是非晶硅化合物的。在该实施例中，不仅接触 层、第一有源层，而且额外地第二有源层(i_层)是非晶材料结构的。因此，上述提到的有 关降低的功率密度和减少的气流的优点(如果该第二有源层是氢化硅的话尤其如此)可以 被进一步充分利用。用于沉积所有接触层、第一和第二有源层的处理设备可被调整以用于 低功率密度，并且用于沉积提及的三个层的气体消耗也明显地减少。在根据本专利技术的光伏电池的一个实施例中，电极层是ZnO的。一方面，该材料已经 显示出对于提及的电极层是非常有利的，但是关于微晶结构的接触层则导致串联电阻的明 显增加。通过提供根据本专利技术的接触层，一方面变得有可能进一步充分利用ZnO电极层材 料的优点，并且还避免跨电极层材料和接触层材料的界面的相对较高的串联电阻。在根据本专利技术的光伏电池的另一实施例中，第一有源层的材料包括具有第一原子 百分比的碳，并且该接触层的材料包括具有第二原子百分比的碳。其中该第二百分比低于 该第一百分比。由此，通过分别地本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光伏电池，包括：·在透明载体衬底上的透明导电氧化物的电极层，然后·第一类型掺杂的硅化合物的接触层，然后·第一类型掺杂的、非晶硅化合物的第一有源层，然后·本征型硅化合物的第二有源层，然后·第二类型掺杂的硅化合物的第三有源层，其中所述接触层是非晶硅化合物的且至多１０ｎｍ厚，所述接触层的材料的带隙小于所述第一有源层的材料的带隙。

【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：H·戈德巴赫，
申请(专利权)人：欧瑞康太阳能股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：CH