[发明专利]一种改善单室沉积微晶硅基薄膜太阳电池性能的方法有效

专利信息
申请号: 200910071052.7 申请日: 2009-10-30
公开(公告)号: CN101697364A 公开(公告)日: 2010-04-21
发明(设计)人: 张晓丹;赵颖;王光红;许盛之;郑新霞;魏长春;孙建;耿新华;熊绍珍 申请(专利权)人: 南开大学
主分类号: H01L31/18 分类号: H01L31/18
代理公司: 天津佳盟知识产权代理有限公司 12002 代理人: 侯力
地址: 300071*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 改善 沉积 微晶硅基 薄膜 太阳电池 性能 方法
【说明书】:

【技术领域】

发明属于太阳电池技术领域,特别涉及一种改善单室沉积微晶硅基薄膜太阳电池性能的方 法。

【背景技术】

硅薄膜太阳电池在降低成本方面更具潜力,成为光伏电池的重要研究方向之一。目前,单室 沉积非晶硅薄膜太阳电池已经产业化。非晶/微晶硅叠层电池因其有更高的转化效率而成为研究的 热点,但微晶硅基(纳米硅基)薄膜太阳电池的研究多是在多个腔室中连续沉积而得,设备成本 高,系统控制与维护复杂,增添了产业化难度,因此单室微晶硅基(纳米硅基)薄膜太阳电池引 起人们更大关注。单室沉积硅基薄膜太阳电池,就是要在同一个腔室中沉积p层、i层和n层,必 然会带来交叉污染问题。特别是对于微晶硅基(纳米硅基)薄膜太阳电池,由于其本身的有序性, 即掺杂效率比较高,使得这些“无意”的掺杂杂质的污染更为严重。对于p-i-n型太阳电池而言,腔 室内n层掺杂剂磷的残留影响,会在很大程度上影响下一个电池的p层特性。具体来说:通常微 晶硅基(纳米硅基)薄膜太阳电池要想获得高的转换效率,p层材料的电导率要达到1s/cm左右, 而如果磷污染不治理,那么其随后沉积的p层材料的特性将会降低近4个量级。这样的p材料用 于微晶硅基(纳米硅基)薄膜太阳电池中,将降低整个电池的内建电场,从而缩短电子寿命,减 少有效载流子的分离,进而降低太阳电池的收集效率。因此,这就亟需在单室沉积中需要采取有 效的措施降低磷污染,从而改善电池性能。

对于单室沉积非晶硅基薄膜太阳电池,传统的处理磷污染技术的方法就是通过大量的气体冲 洗,该技术对于非晶硅基薄膜太阳电池的沉积有一定的效果,但对于微晶硅基(纳米硅基)薄膜 太阳电池,简单地气体冲洗并不能很好的解决这一问题。为获得高效率的微晶硅基(纳米硅基) 薄膜太阳电池,我们提出采用空腔室辉光技术来降低单室沉积的磷污染以便获得高效率的微晶硅 基(纳米硅基)薄膜太阳电池。

【发明内容】

本发明目的是针对上述存在问题,提供一种通过提高电池的开路电压和短路电流密度、进而 提高电池的光电转换效率的改善单室沉积微晶硅基薄膜太阳电池性能的方法,该方法不需要引入 额外的其它非反应气体,不需增加新的设备,而且可大大提高电池效率。

本发明的技术方案:

一种改善单室沉积微晶硅基薄膜太阳电池性能的方法,在微晶硅基薄膜太阳电池的制备方法 中,在沉积完电池的n层后且下一个电池还没有进入到反应室中时,采用空腔室辉光方式进行反 应腔室中含磷区域的处理,然后再沉积新电池的p层材料。

所述采用空腔室辉光方式进行反应腔室中含磷区域处理的工艺参数为:反应气体压强0.3Torr -10Torr、衬底表面温度为100℃-300℃、辉光功率密度0.1W/cm2~2W/cm2、辉光激励频率 13.56MHz-100MHz、电极间距为5mm-25mm、处理时间小于30min。

所述反应气体为硅烷,氢气或硅烷和氢气任意比例的混合气。

所述微晶硅基薄膜太阳电池包括纳米硅基薄膜太阳电池。

所述改善单室沉积微晶硅基薄膜太阳电池性能的方法,既适用于单结微晶硅基薄膜太阳 电池电池,也适用于由其构成的双结或三结叠层微晶硅基薄膜太阳电池。

本发明的工作原理:

本发明针对单室沉积微晶硅基薄膜太阳电池沉积不同电池时所存在的磷污染问题,提出 采用原位微晶硅基(纳米硅基)薄膜太阳电池沉积所用的反应气体来进行空腔室辉光的磷污 染处理技术,此技术的基本原理是:利用空腔室辉光的方式将反应腔室中可能被磷污染的地 方进行覆盖或刻蚀,这样可以抑制随后沉积下一个电池时对p层材料特性的影响,从而提高 单室沉积微晶硅基(纳米硅基)薄膜太阳电池的光电转换效率。其中,微晶硅基(纳米硅基) 薄膜太阳电池的制备方法包括射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)、热丝化学气 相沉积(HWCVD)和甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)。

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