[发明专利]膜层、膜层的沉积方法和具有该膜层的薄膜光伏器件

说明书

技术领域

本发明涉及光伏太阳能电池技术领域，特别涉及一种膜层、膜层的沉积方法和具有该膜层的薄膜光伏器件。

背景技术

随着能源的日益短缺，可再生绿色能源的开发利用越来越受到人们的关注，尤以太阳能的利用特别受到世人的青睐。近年来，光伏电池和大面积光伏模块的发展引起了世人的广泛关注。尤其是氢化非晶硅和纳米晶硅薄膜光伏器件(简称薄膜光伏器件)在商业和住宅设施中的广泛应用显示出巨大的潜力。

薄膜光伏器件性能优良的关键之一是优化半导体光电转换层对光能的吸收，并同时减少器件中的光损耗。在很薄的吸收层里能够最大限度的吸收光能，是高转换效率的必备条件。氢化薄膜硅所构成的光伏器件通常具有p-i-n结构，图1为薄膜光伏器件的典型结构示意图，如图1所示，薄膜光伏器件包括玻璃基板100、透明导电前电极110，氢化硅薄膜p-i-n光电单元包括p层120、i层130(光电转换层)和n层140，p层120和n层140在本征i层130中建立一个内置电场，使光致载流子能够被有效地收集。此外还包括透明导电膜150和金属薄膜160，透明导电膜150通常由透明导电氧化物(TCO)组成，金属薄膜160通常为银或者铝，能够将穿过透明导电膜150未被吸收的光反射回p-i-n光电单元中继续吸收。透明导电膜150和金属薄膜160通常被合称为背电极，基于氢化硅的p-i-n光电单元被夹在前后两个电极中，而形成完整的光伏器件。

薄膜光伏器件的透明导电前电极110由透明导电氧化物组成，通常是厚度不超过1000纳米的掺杂的氧化锡或氧化锌薄膜。在工业化生产中被广泛应用的氟掺杂的氧化锡(SnO₂:F)，是在较高的温度下利用大气压化学气相沉积(APCVD)工艺在玻璃基板上沉积形成。为了使太阳能电池有良好的光电转换效率，透明导电前电极110不但要具有高于80％的光透明度和较高的导电率，而且还要具有较高的表面粗糙度(texture，亦称绒性)，使其具有近于10％或更高的光散射系数(haze ratio)，也使随后沉积的p-i-n各层氢化硅薄膜和背电极具有绒性，以保证当入射光10进入p-i-n光电单元时，在透明导电前电极110与p层120的界面115受到散射，使光以较大的角度进入光电转换区域i层130，未被i层吸收的长波光在n层140与透明导电膜150的界面145和透明导电膜150与金属膜160的界面155两次被反射，使大部分的弱吸收光以超过全部内反射的临界角度的方向再次进入p-i-n光电单元，从而提高有效光程和长波光的吸收率。因此，透明导电前电极110的绒性表面对于薄膜光伏器件的光吸收率有不可低估的重要性。

但是，出于对透明度和导电率的考虑，透明导电前电极110的绒性通常不能达到高于10％的光散射系数的要求，原因是高的光散射系数通常会使导电率或透明度降低，而要提高导电率或透明度往往需要增加透明导电前电极的厚度，这势必会降低生产效率，提高生产成本。因此，在不增加厚度的前提下，探索使透明度、导电性和绒性的综合性能更优化并适应大面积高速率沉积的制造方法是本领域技术人员面临的重要课题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种膜层，所述膜层位于玻璃基板表面，所述膜层为包括至少两层透明导电氧化物层的叠层结构，所述叠层结构中的与所述基板相接的透明导电氧化物层的表面为高绒性，其余各所述透明导电氧化物层的表面为高绒性而且分别具有高透明度和/或高导电率。

所述透明导电氧化物层为氧化锡或掺杂的氧化锡。

所述膜层的厚度为600纳米～1000纳米。

本发明的另一个目的在于提供一种膜层的沉积方法，所述方法在具有至少两组能够喷出源气体混合物的喷嘴的沉积设备中进行，所述方法包括：

提供玻璃基板，将玻璃基板置于一组喷嘴的下方；

所述喷嘴喷出第一源气体混合物在玻璃基板表面沉积薄膜；

将所述玻璃基板移动至另一组喷嘴的下方；

该另一组喷嘴喷出第二源气体混合物在玻璃基板表面沉积薄膜。

可选的，所述第一源气体混合物包括四氯化锡(SnCl₄)和/或四甲化锡(Sn[CH₃]₄)、水蒸气和/或氧气、氢碳氧化合物和氢氟酸，所述玻璃基板的温度为550℃～650℃。

可选的，所述第二源气体混合物包括四氯化锡(SnCl₄)和/或四甲化锡(Sn[CH₃]₄)、水蒸气和/或氧气、氢碳氧化合物、氢氟酸和/或氟气、氢气、以及含硼或磷的化合物，所述玻璃基板的温度为500℃～600℃。