具有NIP隧穿结的a-Si/μc-SiGe叠层太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有NIP隧穿结的a-Si/μc-SiGe叠层太阳能电池及其制造方法。其方法包括以下步骤：步骤一，生成上层电池的非晶硅薄膜，步骤包括，以已知方法沉积P型非晶硅窗囗层；以已知方法沉积本征非晶硅吸收层；沉积N型非晶硅层。步骤二，生成下层电池的微晶硅薄膜，步骤包括，将步骤一制作的电池放入真空室里，在通入氩气的条件下，刻蚀氧化层；沉积沉积N型微晶硅层；沉积本征微晶硅层；沉积P型微晶硅层；沉积本征微晶硅锗吸收层；沉积N型微晶硅层。步骤三，在PVD反应室里以已知方法依次沉积ZnO和Al膜，厚度分别为70和300nm。本发明专利技术的方法能与现有PECVD法的工艺兼容，同时提高了电池的转化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源中薄膜太阳能电池的
，特别是一种隧穿结为NIP结构，本征层为微晶硅锗的叠层薄膜太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
太阳光谱在可见光部分的能量只有不到50%，要想提高电池的效率，把其光谱响应扩展到Llum以下是非常重要的，因为这包括了太阳光90%以上的能量。锗是一种带隙为0. 66eV的窄带隙半导体材料,它与娃构成的薄膜合金材料,有着大幅度向窄带隙方向调制的作用。利用薄膜中锗的掺入来提高材料对光谱的吸收范围和吸收效率，是太阳能电池效 率提闻的有效方法。在a-Si/ii C-SiGe叠层太阳能电池结构中，隧穿结的好坏对电池的性能有很大的影响。高复合速率，低电阻率及较少光损失的隧穿结是保证a-Si/y C-SiGe叠层太阳能电池具有高转化效率的关键。TiOx和NbOx等氧化物薄膜由于具有高透光率及类似金属的特性，是一种理想的材料，通常将其加入n/p结中形成隧穿结。但是此种材料通常是通过电子束蒸发等方法制备，与目前米用 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition,等离子增加化学气相沉积)法的工艺不兼容，不利于大规模工业化生产应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够提高太阳能电池效率，并能与现有PECVD法工艺兼容的具有NIP隧穿结的a-Si/ii C-SiGe叠层太阳能电池及其制造方法。本专利技术具有NIP隧穿结的a-Si/ u C-SiGe叠层太阳能电池的各层结构为Glass/TCO/p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H/n-uc-Si:H/i-uc-Si:H/p-u uc_Si:H/i-u c-SiGe:H/n-u c_Si:H/Zn0/Al/Glasso上述结构中，玻璃衬板(上层Glass)的厚度为3. 0-4. Omm ;TC0膜厚为800_1000nm，TCO 膜为 Sn02:F ；n-a-Si:H 厚度为 3_6nm ；n-u c-Si:H 的厚度为 10_30nm ；i-u c-Si:H 的厚度为 2-10nm ;p-ii c-Si:H 的厚度为 10_30nm。本专利技术具有NIP隧穿结的a-Si/y C-SiGe叠层太阳能电池的制造方法包括以下步骤步骤一，生成上层电池的非晶娃薄膜，采用RF-PECVD(radio frequency plasmaenhanced chemical vapor deposition,射频等离子增加化学气相沉积)方法制备,辉光激励频率为13. 56MHz，功率密度为18-25mW/cm2，衬底表面温度为180 — 220°C，反应气体压强为0. 80-0. 87mbar ;具体包括下述步骤a.将干净的带有TCO层的衬底玻璃放入真空室；b.以已知方法沉积P型非晶硅窗口层；c.抽真空；d.以已知方法沉积本征非晶硅吸收层；e.向反应室通入反应气体硅烷、磷烷和氢气的条件下，沉积N型非晶硅层；步骤二，生成下层电池的微晶娃薄膜，采用VHF-PECVD (very high frequencyplasma enhanced chemical vap or deposition,甚高频等离子增强化学气相沉积)方法制备，辉光激励频率为40. 68MHz，功率密度为0. 1-0. 6w/cm2，衬底表面温度为180 — 220°C，反应气体压强为0. 80-1. 80mbar，具体包括下述步骤a.抽真空；b.将步骤一制作的电池放入真空室里，在通入氩气的条件下，刻蚀氧化层；c.在向反应室通入反应气体硅烷、磷烷和氢气的条件下，沉积沉积N型微晶硅层；d.抽真空；e.在向反应室通入反应气体娃烧和氢气的条件下沉积本征微晶娃层；f.在向反应室通入反应气体硅烷、硼烷和氢气的条件下，沉积P型微晶硅层；g.抽真空；h.在向反应室通入反应气体硅烷、氟化锗和氢气的条件下，沉积本征微晶硅锗吸收层；i.在向反应室通入反应气体硅烷、磷烷和氢气的条件下，沉积N型微晶硅层；步骤三,在PVD(physical vapor deposition,物理气相沉积)反应室里以已知方法依次沉积ZnO和Al膜，厚度分别为70和300nm。所述下层电池中本征微晶硅锗吸收层采用V字型带隙排布。本专利技术本专利技术的有益效果是制备的NIP隧穿结具有复合速率高，电阻率低、透光率高等优良特性，并能与现有PECVD法的工艺兼容，利于大规模工业化生产应用。采用此结构的硅锗薄膜太阳能电池有效解决了电荷在隧穿结处的积垒，提高了电池的开路电压与填充因子，有利于提高电池的转化效率。附图说明图I是本专利技术具有NIP隧穿结的a-Si/^c-SiGe叠层太阳能电池的各层结构示意图。图2是本专利技术实施例中下层电池中本征微晶硅锗吸收层带隙V字型排布示意图。具体实施例方式本专利技术具有NIP隧穿结的a-Si/ii C-SiGe叠层太阳能电池的各层结构如图I所示，依次为璃衬衬底I、透明导电薄膜2、P型非晶硅窗口层3、非晶硅本征吸收层4、N型非晶娃层5、N型微晶娃层6、本征微晶娃层7、P微晶娃层8、本征微晶娃锗吸收层9、N型微晶硅锗层10、ZnO层11、Al层12、背板玻璃13。其中的NIP隧穿结中n-a-Si:H厚度为6nm，n-y c_Si:H的厚度为20nm，i-U c-Si:H 的厚度为 5nm，p-u c-Si:H 的厚度为 20nm。本专利技术具有NIP隧穿结的a-Si/^c-SiGe叠层太阳能电池的制造方法包括以下步骤步骤一，生成上层电池的非晶硅薄膜，采用RF-PECVD方法制备，辉光激励频率为13.56MHz，功率密度为20mw/cm2，衬底表面温度为200°C，反应气体压强为0. 85mbar ;具体包括下述步骤a.将干净的带有TCO层的衬底玻璃放入真空室，本底真空低于I. OX 10_3Pa ；b.向反应室通入反应气体硅烷、硼烷、甲烷和氢气的条件下，沉积P型非晶硅窗口层；c.抽真空使压强低于I. OX KT3Pa ；d.向反应室通入反应气体硅烷、甲烷和氢气的条件下，沉积本征非晶硅吸收层；e.向反应室通入反应气体娃烧(流量0. 30-0. 50slpm,选择0. 40slpm)、磷烧(流量 0. 30-0. 60slpm, 0. 40 si pm)和氢气流量(2. 00-4. OOslpm,选择 3. OOslpm)的条件下，沉积N型非晶硅层；步骤二，生成下层电池的微晶硅薄膜，采用VHF-PECVD方法制备，辉光激励频率为·40. 68MHz，功率密度为0. 3w/cm2，衬底表面温度为200°C，反应气体压强为I. 20mbar,具体包括下述步骤a.抽真空使压强低于I. OX 10_4Pa ；b.将步骤一制作的电池放入真空室里，在通入氩气的条件下，刻蚀氧化层；c.在向反应室通入反应气体娃烧(流量5-10sccm,选择8sccm)、磷烧(流量5-10sccm,选择6sccm)和氢气(流量100-200sccm,选择150sccm)的条件下,沉积沉积N型微晶硅层；d.抽真空使压强低于I. OX KT4Pa ；e.在向反应室通入反应气体娃烧(流量5-10sccm,选择8sccm)和氢气(流量100-200sccm,选择150sccm)的条件下沉积本征微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有NIP隧穿结的a？Si/μc？SiGe叠层太阳能电池，其特征是：其结构为，Glass/TCO/p？a？SiC:H/i？a？Si:H/n？a？Si:H/n？μc？Si:H/i？μc？Si:H/p？μc？Si:H/i？μc？SiGe:H/n？μc？–Si:H/ZnO/Al/Glass。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何文，俞远高，张鹏强，成惠峰，王闪闪，徐娜，柏龙凤，葛伟青，丰浩，
申请(专利权)人：圣睿太阳能科技镇江有限公司，
类型：发明
国别省市：