[发明专利]薄膜太阳电池多层透明导电膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池领域，特别涉及薄膜太阳电池领域。

背景技术

透明导电薄膜(TCO)在薄膜太阳电池中主要起两个作用，其一作为透明电极，这就需 要透明导电薄膜(TCO)既具有极好的导电性同时必须具有非常好的光学透过率；其二作为 薄膜太阳电池的陷光结构，增加入射光在太阳电池光电转化层中的光程，提高太阳电池的 转换效率。

目前最普遍采用的太阳电池透明导电材料(TCO)有两种，其主要组分分别为SnO₂和 ZnO。一般采用常压化学气相方法(APCVD)来制备SnO₂基透明导电薄膜，其优点是可以 直接生成绒面结构，工艺简单，成本低，但是SnO₂基透明导电薄膜对波长超过800nm近 红外光的透过率较低，因此，只适合非晶硅薄膜太阳电池，且其容易受锡槽中氢还原气氛 的影响。ZnO基透明导电薄膜一般采用磁控溅射(PVD)的方法来制备，其优点是薄膜性能 较好，在近红外区域具有很好的光学透过性，并且不容易被氢气还原，适合非晶硅/微晶 硅叠层薄膜太阳电池，但是通过该方法生成的透明导电薄膜不具有绒面结构，需要增加后 续腐蚀工艺，一方面增加了工艺的复杂性，使产品的可靠性降低，另一方面产品的成本较 高。

专利US 7179527 B2公开了一种多层透明导电薄膜，该薄膜由不连续的高阻高透明 SnO₂层和连续的低阻高透明F:SnO₂(FTO)层组成，通过控制不连续层的形貌，形成了双 绒面结构，大大增加了透明导电薄膜对光的散射能力，从而提高了非晶硅薄膜太阳电池的 转换效率。但是由于上表面采用FTO，其本身阻挡了大量的近红外光，不适合用于硅基 叠层太阳电池。

专利CN 101246921A公开了一种增加透明导电氧化物光散射能力的方法。通过对玻 璃基板进行处理，在其表面形成具有微米尺度的粗糙结构，使其后所沉积的透明导电氧化 物具有相同的结构，从而增加透明导电氧化物的光散射能力，提高太阳电池的转换效率， 但该方法并不适合薄膜太阳电池。薄膜太阳电池后续有激光划线处理，在玻璃上制成绒面 结构，会影响激光划线的激光束，从而影响薄膜太阳电池的效率。

目前还没有适合硅基薄膜太阳电池的直接制成绒面结构的透明导电薄膜及其制备工 艺。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种透明导电薄膜的膜系结构，其在薄膜太阳 电池中，可增加可见光和近红外光的透过率，可自动生成绒面结构，不需要后续的制绒过 程，不仅大大简化了生产工艺、降低了生产成本，也可以大大提高薄膜太阳电池的转换效 率。

本发明的另一个目的在于提供该透明导电薄膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明设计了一种薄膜太阳电池用透明导电膜的膜系结构。所述薄 膜太阳电池包括透明衬底1及依次沉积在其上的透明导电薄膜2、非晶硅光电转化层6(包 括：P型非晶硅3、I型本征非晶硅4、N型非晶硅5)、中间层7、微晶硅光电转化层11 (包括：P型微晶硅8、I型本征微晶硅9、N型微晶硅10)和背电极12。所述的透明导 电膜为钠离子阻挡层13、不连续TCO层14、不同氧化物层15以及连续TCO层16。

所述衬底1可以是玻璃、陶瓷、塑料、高分子和其它任何可以用做衬底的透明材料。

所述制备透明导电薄膜的沉积方法为常压化学气相沉积法(APCVD)、磁控溅射法 (PVD)，制备光电转化层的方法为等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)。

所述的钠离子阻挡层13，至少包括SiO₂、SnO₂中的一种，采用在线常压化学气相沉 积(APCVD)方法制备。其厚度在10nm到100nm之间，该阻挡层一方面用来提升透明导 电薄膜与衬底之间附着力，阻挡Na离子从衬底向透明导电膜扩散，另一方面用来作为衬 底与硅膜之间的减反层，减少光在层间的反射，使更多的入射光进入光电转换层。

所述的不连续TCO层14，其主要组分为SnO₂，采用常压化学气相沉积(APCVD)法 制备，一般采用锡源(包括四氯化锡、四甲基锡、二氯二甲基锡、三氯一丁基锡等)、盐酸 为前驱液体，水蒸汽为前驱气体，氮气为载气气体，沉积温度在500℃～700℃之间，掺 杂元素包括F、Sb和其它可以用来掺杂元素中的一种或多种，厚度在100nm到1000nm 之间。