公开了一种用于制造非晶/微晶堆叠串联电池的方法，该非晶/微晶堆叠串联电池包括μc-Si：H底部电池与a-Si:H顶部电池、LPCVDZnO正面接触层及ZnO背面接触结合白反射体，该方法包括下列步骤：—将AR-抗反射-概念应用于该非晶/微晶堆叠串联电池；—在该非晶/微晶堆叠串联电池中实施中间反射体。该非晶/微晶堆叠串联电池可以获得10.6％的稳定效率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于硅的薄膜太阳能电池与模块及其制造。本专利技术涉及针对薄膜、基于硅的太阳能电池或模块的制造工艺的改善。更具体地，本专利技术涉及非晶/微晶堆叠(micromorph)薄膜太阳能电池,更具体地涉及及非晶/微晶堆叠串联电池，及其制造。
技术介绍
光伏器件、光电转换器件或太阳能电池是转换光，特别是将太阳光转换为直流(DC)电能的器件。对低成本大量生产而言，薄膜太阳能电池令人感兴趣，这是因其允许使用玻璃、玻璃陶瓷或其它刚性或柔性基板作为基底材料(基板)，以代替晶硅或多晶硅。该太阳能电池结构，即负责或能起光伏效应的该层序列沉积在薄层中。这沉积可发生在大气或真空条件下。在本领域沉积技术诸如PVD、CVD, PECVD, APCVD...为人熟知，这些全都用在半导体技术中。 太阳能电池的转换效率是对太阳能电池性能的常见量度，且其由输出功率密度(=开路电压V。。，填充因子FF及电流密度Js。的积)与输入功率密度的比来确定。薄膜太阳能电池一般包含第一电极、一个或多个半导体薄膜p-i-n或n-i-p结,及第二电极，它们顺序堆叠在基板上。每个P-i-n结或薄膜光电转换单元包含夹在正掺杂或p型层及负掺杂或n型层之间的本征或i_型层。该本征半导体层占该薄膜p-i-n结的绝大部分厚度。光电转换主要发生在该i型层中；因此其亦称为有源或吸收体层。根据该i型层太阳能电池的结晶性，或光电(转换)器件被表征为非晶(a-Si)或微晶(Uc-Si)太阳能电池，而不管相邻p及n层的结晶性种类为何。如在本领域中常见的那样，微晶层被认为是在非晶基体中包含至少15%微晶结晶度的拉曼结晶性的层。p-i-n结中的掺杂层也经常称为窗层。由于该掺杂p/n层所吸收的光会因有源层而损耗，因此，高度透明的窗层期望获得高电流密度(Js。)。而且，窗层有助于在构成太阳能电池的半导体结中建立电场，该电场协助收集光产生的电荷载流子并获得高V。。及FF值。除此的外，前透明导电氧化物(TCO)与窗层之间的接触应为欧姆的，其具有低电阻率，以便得到好FF值。在本领域中，由于微晶硅的窗层的较佳光学特性(吸收较少)，使得微晶硅的窗层已较非晶窗层更受青睐。现有技术的图9示出基本、简单光伏电池40，该光伏电池40包含透明基板41，其例如为玻璃，在其上沉积有一层透明导电氧化物(TC0)42。该层亦称为正面接触，并且作为用于光伏元件的第一电极。基板41与正面接触42的组合也被称作盖板(superstrate)。下一层43作为有源光伏层，并包含形成p-i-n结的三“子层”。该层43包含氢化微晶硅，纳米晶体硅或非晶硅或其组合。子层44 (邻近TCO正面接触42)是正掺杂的，该邻近子层45是本征的，及该最后子层46是负掺杂的。在替代实施例中，如所述的该层序列p-i-n可以反转为n-i-p，那么，层44被识别为n层，层45再度为本征的，层46为p层。最后，该电池包含可由氧化锌、氧化锡或铟锡氧化物(ITO)制成的背后接触层47 (亦称背接触)，以及反射层48。替代地，可实现金属背接触，其能结合背反射体48及背接触47的物理特性。为说明，箭头指出入射光。通常了解，当例如太阳辐射的光入射在光伏器件上时，在i层中产生电子空穴对。来自所产生的对的空穴被导向P区域，而该电子被导向n区域。一般该接触直接或间接地接触P或n区域。只要光继续产生电子空穴对，电流将流经连接这些接触的外部电路。I. 一般KAI-M PECVD反应器中的高效率非晶/微晶堆叠串联研发本专利申请的该一般部分实质上取自2009年9月21日向美国专利商标局提出的序号61/244，224的美国临时申请。接下来主要考虑到具有10. 6%稳定效率的非晶/微晶堆叠串联电池，该10. 6%稳定效率已经在具有大约10%的相对退化的经生成的(as-grown)LPCVD ZnO正面TCO上达到。应用Oerlikon的内部研发的AR概念，利用厚度仅仅I. 3微米的微晶体底部电池已得到具有11.0%效率的稳定串联电池。实施先进的LPCVD ZnO正面TC0，已经在厚度仅仅0.8微米的底部电池处实现了 10. 6%的稳定串联电池。相较于商 业的SnO2,当施加LPCVD ZnO时，在非晶/微晶堆叠串联电池器件中实施中间反射体显现出降低的光损耗。可从下文中的节II至IV进一步了解本专利技术的某些方面的细节。I. I 介绍最近几年，已经对于基于薄膜硅、CdTe与CIS/CIGS的薄膜光伏技术投入大量投资，因为这些薄膜概念原则上较常规的基于晶片的PV具有更大的成本缩减潜力。未来几年，对于薄膜PV技术的挑战将会是朝晶体技术改善模块性能，迈向低成本的光伏电力世代。尽管现在全球已建立有数种基于非晶硅与微晶硅的薄膜线，但除了降低成本以外，对更高效率的需要是主要关心的。因此，Oerlikon Solar的研发团队专注于挑战更高的器件效率。在这个部分的专利申请中，我们报道了我们最近关于利用工业用PECVD KAI设备以及内部(in-house)所研发的LPCVD ZnO作为TCO技术的非晶/微晶堆叠串联(micromorphtandem)的结果。当光捕捉(light-trapping)是改善性能的其中一个最重要关键时，已经特别关注于研发适用于非晶/微晶堆叠串联的LPCVD ZnO0此外，Oerlikon已经研发一种内部AR概念，其允许进一步降低耦合进入该吸收体的光的光学损耗。I. 2实验结果Oerlikon Solar的薄膜PV技术的核心在于该KAI PECVD反应器(等离子体增强化学气相沉积)。为了改善用于太阳能器件质量的非晶硅的沉积速率，尤其是微晶硅的沉积速率，平板显示型的反应器被更改成以40. 68MHz的较高激发频率运行。在此研究中，于KAI-M(520x410mm2)反应器中得到结果。关于PECVD工艺的更详细说明见先前的公开文献与参考资料。我们的研究特别强调的地方在于为了优化的非晶/微晶堆叠效率而调整该LPCVD正面ZnO接触层。因此，我们研发出不同的正面TC0，其中一个是已经生成的类型(类型A)，而另一个(类型B)是经更改且经调整用于非常有效率的光捕捉，具有超过40%的高雾度(Haze)(于600纳米波长处)。此外，已经研发内部的AR(抗反射)概念，其允许用于进一步加强耦合进入该器件的光。如所报道的，在ZnO上已经研发有非晶硅的顶部电池，造成创新纪录的单结器件。近年，我们已经示出基于PECVD工艺应用该中间反射体概念结合作为正面TCO的商业SnO2造成该微晶硅底部电池中的损耗。在这里我们将在内部研发的ZnO与作为合并中间反射体的正面TCO的商业SnO2之间进行比较。ZnO背面接触结合白反射体显现出优异的光捕捉特性，并且已经被系统性地应用于这里所提出的所有电池(cell)中。测试电池被激光刻划成良好限定的(well-defined) Icm2 面积。为了评估稳定的性能，该串联电池在50°C于I倍太阳照度(sun illumination)下光浸透达1000小时。该器件的特征在于来自双源的太阳仿真器(double-source sunsimulator)所递送的AM I. 5照度。透射和反射的光谱数据利用使用积分球(integrating sphere)的P本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：E·瓦拉特绍瓦因，D·博雷洛，J·拜拉特，J·迈尔，U·克罗尔，S·贝纳格利，C·卢西，G·蒙特杜罗，M·马梅洛，J·赫策尔，Y·德杰里丹，J·施泰因豪泽，JB·奥尔汉，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。