[发明专利]一种非晶硅叠层太阳能电池制备方法

说明书

技术领域

本发明属于非晶硅太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种非晶硅叠层太阳能电池的制备方法。

背景技术

能源危机与环境污染是人类正面临的重大挑战，开发新能源和可再生清洁能源是21世纪最具决定影响的技术领域之一。据世界能源委员会和国际应用系统分析研究所预测，全球化石燃料不足使用100年，而且，由于燃烧化石燃料排放的CO₂等气体随能耗指数增加，已严重破坏了生态平衡。造成了诸如温室效应，酸雨等一系列问题。寻求一种可再生，无污染的清洁能源成为了一项迫切任务。太阳能电池正是在这种形势下发展起来的。

太阳能电池根据所用材料的不同，可分为(1)硅太阳能电池；(2)以无机盐如砷化镓III一IV族化合物.硫化镉，铜铟硒等多种化合物为材料的电池；(3)纳米晶太阳电池。在各类电池中，因为硅是地球上储量第二大元素，作为半导体材料，人们对它的研究最多，且其性能稳定，无毒，无污染.因此硅系列电池技术比较成熟，且已具有商业价值.在硅系列太阳电池中，单晶硅转化效率高，但成本高，限制了它的应用，而非晶硅在可见光内有较高的吸收系数，可实现低成本的大面积薄膜沉积，使之较单晶硅太阳电池有更为广阔的应用前景。

对于单结太阳能电池，即便是用晶体材料制备的，其转换效率的理论极限一般在AM1.5的光照条件下也只有25％左右。这是因为，太阳光谱的能量分布较宽，而任何一种半导体只能吸收其中能量比自己带隙值高的光子。其余的光子不是穿过电池被背面金属吸收转变为热能，就是将能量传递给电池材料本身的原子，使材料发热。这些能量都不能通过产生光生载流子变成电能。不仅如此，这些光子产生的热效应还会升高电池工作温度而使电池性能下降。

叠层a-Si:H太阳电池能提高效率、解决单结电池存在的稳定性问题，这是因为：

(1)叠层电池把不同禁带宽度的材料组合在一起，加宽了光谱响应的范围。

(2)顶电池的i层较薄，以致光照后产生的空间电荷对i层电场的调制已不明显，i层中电场强度分布变化不大。仍是高场区，有源区上的这种高电场显然足以把i层中的光生载流子有效抽出，从而阻止光致衰退的发生。

(3)底电池产生的光生载流子约为单结电池的一半，底电池的光致衰退效应较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非晶硅叠层太阳能电池制备方法，该方法可以提高太阳能电池的光电转换效率，使之有利于产业化生产。

(1)清洗基片；

(2)在基片上制备P型非晶碳化硅薄膜；其中通入的各气体流量为：B₂H₆：25～35sccm，CH₄：25～35sccm，SiH₄：35～45sccm，射频功率为80～150W，基片温度为180～240℃；

(3)在P型非晶碳化硅薄膜上制备I型非晶硅薄膜，其中通入的各气体流量为：SiH4：25～35sccm，射频功率为80～150W，基片温度为180～240℃；

(4)在I型非晶硅薄膜上制备N型微晶硅薄膜，其中通入的各气体流量为：PH₃：25～35sccm，SiH₄：15～25sccm，射频功率为80～150W，基片温度为180～240℃；

(5)在N型微晶硅薄膜上制备P型非晶碳化硅薄膜，其中通入的各气体流量为：B₂H₆：40～50sccm，CH₄：20～30sccm，SiH₄：15～25sccm，射频功率为80～150W，基片温度为180～240℃；

(6)在P型非晶碳化硅薄膜上制备I型非晶硅薄膜，其中通入的各气体流量为：SiH₄：25～35sccm，射频功率为80～150W，基片温度为180～240℃；

(7)在I型非晶硅薄膜上制备N型微晶硅薄膜，其中通入的各气体流量为：PH₃：25～35sccm，SiH₄：15～25sccm，射频功率为80～150W，基片温度为180～240℃；

(8)在N型微晶硅薄膜上制备P型非晶碳化硅薄膜，其中通入的各气体流量为：B₂H₆：40～50sccm，CH₄：20～30sccm，SiH₄：15～25sccm，射频功率为80～150W，基片温度为180～240℃；