[发明专利]一种氧化锌薄膜太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化锌薄膜太阳能电池的制备方法，属于电池材料生产技 术领域。

背景技术

光伏电池可直接将太阳能转变成电能。大规模的光伏发电，目前技术上成 熟，在市场上占主导地位的光伏电池仍是硅基光伏电池。由于晶体硅光伏电池 的生产成本昂贵，制备工艺复杂，在大力推广中受到制约；非晶硅薄膜电池虽 然在成本和工艺上比前者有优势，但由于材料固有的亚稳态和多缺陷的特性造 成电池稳定性较低，大面积光电转换效率难以进一步提高，氧化锌太阳能电池 具有广阔的发展前景。氧化锌薄膜是由许多大小不等、具有不同晶面取向的小 晶粒构成的。高质量氧化锌薄膜的许多性能参数都可用单晶硅和非晶硅氢合金 薄膜的参数来代替。氧化锌薄膜在长波段具有高光敏性，对可见光能有效吸收， 且具有与晶体硅一样的光照稳定性，因此被公认为高效、低耗的最理想的光伏器 件材料。另一方面，大晶粒的氧化锌薄膜具有与晶体硅可相比拟的高迁移率，可 以做成大面积、具有快速响应的场效应薄膜晶体管、传感器等光电器件，从而在 开辟新一代大阵列的液晶显示技术、微电子技术中具有广阔应用前景。

发明内容

本发明的目的是氧化锌薄膜太阳能电池的制备方法，制成的氧化锌薄膜太阳能 电池的效率为20.7％.填补国内外空白。

制备技术

1.衬底的选择和制备

衬底材料对膜质量的影响是至关重要的，不同的衬底材料上生长的膜的形 貌会有较大的差异，而衬底材料中所含的某些微量元素也会影响膜的质量。氧 化铝衬底内应含低的杂质浓度，应具有相对较好的导热性，受到收缩应力的影 响自然会使薄膜更紧密。比较理想的衬底材料是氧化铝薄膜，其厚度要小于6mm 为最佳。

2.在衬底上直接沉积氧化锌薄膜

一般固相晶化的方法必须分两步制备氧化锌薄膜，时间较长。如果沉积氧化 锌薄膜和热处理不在同一系统中，则在转移刚沉积的非晶硅薄膜的过程中，引入 其它杂质，这都会对薄膜的性能产生不良的影响。近几年来，许多科研工作者都 在探索不经过退火过程，直接在同一系统制备氧化锌薄膜的新技术。用HWCVD方 法沉积薄膜的速度较快，约为3nm/s。沉积过程中衬底温度仅有230～350℃， 可用廉价氧化铝作为衬底。用HWCVD方法制备的氧化锌薄膜的晶粒尺寸约0.2～ 2.1μm，具有柱状结构，可应用于光伏打器件。而且晶粒尺寸较大，适宜大面积 均匀薄膜的制备，所以应用范围广，制成的氧化锌薄膜太阳能电池的效率为 20.7％。