串叠式太阳能电池及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种串叠式太阳能电池及其制作方法，串叠式太阳能电池包括：依次堆叠的基板、透明导电氧化物层、顶部p-i-n结构、底部p-i-n结构、应力产生层、背金属层。在应力产生层的作用下底部p-i-n结构能发生拉伸应变，使底部p-i-n结构的I型层的能量带隙减小，从而使其吸收波长范围变宽，并使串叠式太阳能电池的载流子迁移率增加、电阻减小，提高了太阳能电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池领域，特别是涉及一种。
技术介绍
太阳能电池作为一种可再生清洁能源日益受到重视。其发展经历了三个过程:以硅片为基础的“第一代”太阳能电池，它的技术已发展成熟，但硅片的生长成本太高；过去十几年里开发了低成本的“第二代”薄膜太阳能电池，它能在一块太阳能电池基板上同时制作多个太阳能电池模块，使太阳能电池成本降低；太阳能光电光电转换效率(PhotoelectricConversion Efficiency)的上限是95%,远远高于标准太阳能电池的理论光电转换效率上限33%，这表明太阳能电池的性能还有很大的发展空间。其中，串叠式太阳能电池是人们的研究对象之一。一种常见的串叠式太阳能电池结构如图1所示，太阳能电池包括基板1，在基板I上形成透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide,TC0)层2,在透明导电氧化物层2上形成顶部p-1-n结构3,在顶部p-1-n结构3上形成底部p_i_n结构4,在底部p_i_n结构4上形成背金属层5。其中，顶部p-1-n结构3包括依次堆叠的P型非晶硅层31、I型非晶硅层(即本征型非晶硅层)32、N型非晶硅层33，P型非晶硅层31形成在透明导电氧化物层上。底部P-1-n结构4包括依次堆叠的P型微晶硅层41、I型微晶硅层(即本征型微晶娃层)42、N型微晶娃层43, P型微晶娃层41形成在N型非晶娃层33上。太阳光被顶部P-1-n结构3中的I型非晶硅层32及底部p_i_n结构4中的I型微晶硅层42吸收并产生电子-空穴对。在P型层(P型非晶硅层或P型微晶硅层)与N型层(N型非晶硅层或N型微晶硅层)之间产生的电场使电子移动向N型层，并使空穴流向P型层，形成电流，从而实现将光能转换为电能。由于非晶硅的能量带隙比微晶硅的能量带隙大，因此微晶硅能吸收波段较宽的光线，而非晶硅只能吸收波段较窄的光线。在具有这种结构的太阳能电池中，太阳光先照射至顶部P-1-n结构3并被其中的I型非晶硅层32吸收，没有被顶部p_i_n结构3吸收的太阳光继续照射到底部p-1-n结构4并被其中的I型微晶硅层42吸收。衡量太阳能电池的一个重要指标是其光电转换效率，在能源日益缺乏的今天，探索一种具有较高光电转换效率的太阳能电池变得越来越重要。上述太阳能电池虽然在一定程度上提高了光电转换效率，但其光电转换效率有限。因此，确有必要研究一种具有较高光电转换效率的太阳能电池。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有较高光电转换效率的。为实现上述目的，本专利技术提供的串叠式太阳能电池包括:基板；设置在所述基板上的透明导电氧化物层；设置在所述透明导电氧化物层上的顶部p-1-n结构，其至少包括第一 p-1-n结构，所述第一 P-1-n结构包括依次堆叠的P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层，其中，所述P型非晶硅层靠近所述透明导电氧化物层；设置在所述顶部p-1-n结构上的底部p-1-n结构，其包括依次堆叠的P型微晶硅层、I型微晶硅层、N型微晶硅层，其中，所述P型微晶硅层靠近所述顶部p-1-n结构；设置在所述底部p-1-n结构上的应力产生层,所述应力产生层使所述底部p-1-n结构产生拉伸应力；设置在所述应力产生层上的背金属层。可选的，所述应力产生层的材质为钨或氮化硅或氧化硅或氮氧化硅或氮化钨。可选的，所述应力产生层的厚度为IOnm 500nm。可选的，所述顶部p-1-n结构与所述底部p-1-n结构之间有缓冲层。可选的，所述缓冲层的材质为含P型掺杂物或N型掺杂物的多孔硅。可选的，所述多孔硅的孔径小于lum。可选的,所述顶部p-1-n结构还包括设置在所述第一 p-1-n结构上的第二 p_i_n结构，所述第一 P-1-n结构的I型非晶硅层的能量带隙比第二 p-1-n结构的I型层的能量带隙大。可选的，所述第二 p-1-n结构包括依次堆叠的P型微晶硅层、I型微晶硅层、N型微晶硅层或包括依次堆叠的P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层。可选的，沿所述基板至所述背金属层方向，所述第二p-1-n结构的I型微晶硅层的能量带隙逐渐变小。为实现上述目的，本专利技术还一种串叠式太阳能电池的制作方法，其包括以下步骤:提供基板；在所述基板上形成透明导电氧化物层；在所述透明导电氧化物层上形成顶部p-1-n结构,所述顶部p-1-n结构至少包括第一 p-1-n结构，所述第一 p-1-n结构包括依次堆叠的P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层，所述P型非晶硅层靠近所述透明导电氧化物层；在所述顶部p-1-n结构上形成底部p-1-n结构,所述底部p_i_n结构包括依次堆叠的P型微晶硅层、I型微晶硅层、N型微晶硅层，所述P型微晶硅层靠近所述顶部p-1-n结构；在所述底部p-1-n结构上形成应力产生层，在形成所述应力产生层的过程中会使所述底部p-1-n结构产生拉伸应力；在所述应力产生层上形成背金属层。可选的，所述应力产生层是利用化学气相沉积工艺形成。可选的，所述应力产生层的材质为钨或氮化硅或氧化硅或氮氧化硅或氮化钨。可选的,所述应力产生层的厚度为IOnm 500nm。可选的，利用化学气相沉积工艺在所述底部p-1-n结构上形成所述应力产生层时，反应腔室内的温度保持在200 V 500 V之间。可选的，形成所述顶部p-1-n结构之后、形成所述底部p-1-n结构之前，在所述顶部p-1-n结构上形成缓冲层。可选的，所述缓冲层的材质为含P型掺杂物或N型掺杂物的多孔硅。可选的，所述多孔硅的孔径小于lum。可选的，所述缓冲层是利用光电化学刻蚀工艺形成。可选的,所述顶部p-1-n结构还包括堆叠在所述第一 p-1-n结构上的第二 p_i_n结构，所述第一 P-1-n结构的I型非晶硅层的能量带隙比第二 p-1-n结构的I型层的能量带隙大。可选的，所述第二 p-1-n结构包括依次堆叠的P型微晶硅层、I型微晶硅层、N型微晶硅层或包括依次堆叠的P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层。可选的，形成依次堆叠的第一 p-1-n结构、第二 p-1-n结构的步骤包括:向反应腔室中通入第一混合气体，所述第一混合气体包括含氢气体、含硅气体、含P型掺杂物的气体，以在所述透明导电氧化物层上形成第一 P-1-n结构的P型非晶硅层；向反应腔室中通入第二混合气体，所述第二混合气体包括含氢气体、含硅气体，以在所述第一 p-1-n结构的P型非晶娃层上形成第一 p-1-n结构的I型非晶娃层；向反应腔室中通入第三混合气体，所述第三混合气体包括含氢气体、含硅气体、含N型掺杂物的气体，以在所述第一 p-1-n结构的I型非晶硅层上形成第一 p-1-n结构的N型非晶硅层；向反应腔室中通入第一混合气体，所述第一混合气体包括含氢气体、含硅气体、含P型掺杂物的气体，以在第一 P-1-n结构的N型非晶硅层上形成第二 p-1-n结构的P型微晶娃层或P型非晶娃层；向反应腔室中通入第二混合气体，所述第二混合气体包括含氢气体、含硅气体，以在所述第二 P-1-n结构的P型微晶硅层或P型非晶硅层上形成第二 p-1-n结构的I型微晶硅层或I型非晶硅层，所述第二 P-1-n结构的I型微晶硅层或I型非晶硅层的能量带隙比第一 p-1-n结构的I型非晶硅层的能量带隙小；向反应腔室中通入第三混合气体，所述第三混合气体包括含氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串叠式太阳能电池，其特征在于，包括：基板；设置在所述基板上的透明导电氧化物层；设置在所述透明导电氧化物层上的顶部p?i?n结构，其至少包括第一p?i?n结构，所述第一p?i?n结构包括依次堆叠的P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层，其中，所述P型非晶硅层靠近所述透明导电氧化物层；设置在所述顶部p?i?n结构上的底部p?i?n结构，其包括依次堆叠的P型微晶硅层、I型微晶硅层、N型微晶硅层，其中，所述P型微晶硅层靠近所述顶部p?i?n结构；设置在所述底部p?i?n结构上的应力产生层，所述应力产生层使所述底部p?i?n结构产生拉伸应力；设置在所述应力产生层上的背金属层。

【技术特征摘要】
1.一种串叠式太阳能电池，其特征在于，包括: 基板； 设置在所述基板上的透明导电氧化物层； 设置在所述透明导电氧化物层上的顶部p-1-n结构，其至少包括第一 p-1-n结构，所述第一 p-1-n结构包括依次堆叠的P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层，其中，所述P型非晶硅层靠近所述透明导电氧化物层； 设置在所述顶部P-1-n结构上的底部p-1-n结构，其包括依次堆叠的P型微晶硅层、I型微晶硅层、N型微晶硅层，其中，所述P型微晶硅层靠近所述顶部p-1-n结构； 设置在所述底部P-1-n结构上的应力产生层，所述应力产生层使所述底部p-1-n结构产生拉伸应力； 设置在所述应力产生层上的背金属层。2.根据权利要求1所述的串叠式太阳能电池，其特征在于，所述应力产生层的材质为钨或氮化硅或氧化硅或氮氧化硅或氮化钨。3.根据权利要求2所述的串叠式太阳能电池，其特征在于，所述应力产生层的厚度为IOnm 500nmo4.根据权利要求1所述的串叠式太阳能电池，其特征在于，所述顶部p-1-n结构与所述底部p-1-n结构之间有缓冲层。5.根据权利要求4所述的串叠式太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层的材质为含P型掺杂物或N型掺杂物的多孔硅。6.根据权利要求5所述的串叠式太阳能电池，其特征在于，所述多孔硅的孔径小于Ium07.根据权利要求1或4或5所述的串叠式太阳能电池，其特征在于，所述顶部p-1-n结构还包括设置在所述第一 p-1-n结构上的第二 p-1-n结构,所述第一 p_i_n结构的I型非晶硅层的能量带隙比第二 P-1-n结构的I型层的能量带隙大。8.根据权利要求7所述的串叠式太阳能电池，其特征在于，所述第二p-1-n结构包括依次堆叠的P型微晶硅层、I型微晶硅层、N型微晶硅层或包括依次堆叠的P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层。9.根据权利要求8所述的串叠式太阳能电池，其特征在于，沿所述基板至所述背金属层方向，所述第二 P-1-n结构的I型微晶硅层的能量带隙逐渐变小。10.一种串叠式太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供基板； 在所述基板上形成透明导电氧化物层； 在所述透明导电氧化物层上形成顶部p-1-n结构，所述顶部p-1-n结构至少包括第一P-1-n结构，所述第一 p-1-n结构包括依次堆叠的P型非晶硅层、I型非晶硅层、N型非晶硅层，所述P型非晶硅层靠近所述透明导电氧化物层； 在所述顶部p-1-n结构上形成底部p-1-n结构,所述底部p_i_n结构包括依次堆叠的P型微晶硅层、I型微晶硅层、N型微晶硅层，所述P型微晶硅层靠近所述顶部p-1-n结构；在所述底部P-1-n结构上形成应力产生层，在形成所述应力产生层的过程中会使所述底部p-1-n结构产生拉伸应力；在所述应力产生层上形成背金属层。11.根据权利要求10所述的串叠式太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述应力产生层是利用化学气相沉积工艺形成。12.根据权利要求10所述的串叠式太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述应力产生层的材质为钨或氮化硅或氧化硅或氮氧化硅或氮化钨。13.根据权利要求10所述的串叠式太阳能电池的制作方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜正泰，
申请(专利权)人：杜邦太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：