[发明专利]一种高效柱状薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜太阳能电池，特别是一种金属与半导体接触形成肖特基结构的高效柱状薄膜太阳能电池。

背景技术

目前基于晶体硅的电池组件市场占有率约达90％，基本上占了太阳能电池的绝大部份，但是，晶体硅电池本身生产成本较高，组件价格居高不下，这为薄膜硅太阳能电池的发展创造了机遇。现在市面上常见的薄膜太阳能电池有硅基薄膜太阳能电池，CIGS，CdTe，染料敏太阳能电池，但是这些电池都或多或少的存在一些不足，要么转化效率低要，要么有制程复杂，要么材料稀有，都或多或少地存在一些瓶颈，使得薄膜太阳能电池无法在太阳能电池占据一定的份额。

因此有必要对薄膜太阳能电池进行深入研究，通过各种技术来降低薄膜太阳能电池的发电成本，使薄膜太阳能电池在太阳能发电中占据一席之地。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高效柱状薄膜太阳能电池及其制备方法。

技术方案：本发明公开了一种高效柱状薄膜太阳能电池，包括衬底，衬底上为TCO薄膜层构成背电极，第一TCO薄膜层上为二氧化硅填充层，二氧化硅填充层内间隔设置柱状金属层，金属层上为柱状半导体层，所述金属层和半导体构成肖特基接触层，所述二氧化硅填充层高度大于金属层高度，小于等于柱状金属层和半导体层总高度；二氧化硅层上为第二TCO薄膜层构成前电极。

本发明中，所述衬底材质为玻璃、石英、塑料或者柔性衬底不锈钢中的任意一个。

本发明中，所述第一TCO薄膜层采用ZAO薄膜，厚度为500～900nm。

本发明中，所述金属层材质为铝、镍、铅、金或铜，厚度为20～100nm。

本发明中，所述第二厚度TCO薄膜层厚度为100nm～500nm。

本发明中，所述半导体层为多晶硅半导体层，厚度为0.5～1um。

本发明中，所述二氧化硅层厚度为0.5～1.1um。

本发明中，所述半导体层材质为GaAs。

本发明还公开了制备高效柱状薄膜太阳能电池的方法，包括如下步骤：

步骤一，在衬底上采用磁控溅射镀上TCO薄膜层，靶材为ZAO靶材，厚度为500～900nm，溅射电源为0.2kV～1kV，水平场为2×10^-2～5×10^-2T；

步骤二，采用半导体光刻技术进行光刻、涂胶、曝光、热固胶、显影，制做窗口；

步骤三，在TCO薄膜层上生长铝层，厚度为20～100nm；

步骤四，在铝层上掺杂N型非晶硅，在500℃条件下退火1小时～6小时，使非晶硅层转化为多晶硅半导体层，形成肖特基柱状结构；

步骤五，二次曝光，曝光图形步骤二中曝光图形相反；

步骤六，在多晶硅半导体层上沉积二氧化硅，二氧化硅层厚度大于铝层厚度，小于铝层和多晶硅半导体层厚度之和；

步骤七，去除光刻胶，制做前电极，溅射ZAO薄膜层，所述ZAO薄膜层厚度为100nm～500nm。

本发明在衬底上此衬底有多种选择，采用溅射技术镀上一层TCO层，接着在其上利用光刻技术曝光出图形在其上溅射金属层，接着沉积上一层非晶硅层，利用激光技术诱导非晶变多晶，二次曝光在原来未曝光的地方沉积上一层二氧化硅其厚度大于金属层厚度，小于金属加多晶硅层厚度，起透明绝缘作用，接着再制做背电极，背电极的制做方法参照现在的薄膜电池制做背电极技术。

本发明中金属层和半导体层构成的太阳光吸收层是太阳能电池的最关键层，采用金属透导，激光技术，光刻技术形成肖特基结构，构成最基本的偏压结，也是吸收太阳能主要部位，二氧化硅层起隔离绝缘和透光的作用，主要优点是用料少，吸光充分，转化率高，缺陷少无衰减现象。

有益效果：本发明所述高效柱状薄膜太阳能电池与以前的太阳能电池最大的不同是其不用激光划线把其分为一个个小电池，本发明所述薄膜太阳能电池，由于结构的特殊性，不存在电池尺寸效应，因为这种结构的太阳能电池，其本身就是由各个柱状小电池组成，而这种柱状结构的太阳能电池不仅使制程无需激光划线，其吸光效率也明显增加，载流子寿命增加，相对的这种太阳能电池的转化效率较之前的薄膜太阳能电池具有较高的光电转化效率，转化效率较之前的薄膜太阳能电池具有较高的光电转化效率，具有成本低，无毒，无污染等特性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1a至图1e为本发明中的流程图。

图2为本发明所公开的新型柱状太阳能电池的结构图。