[实用新型]一种高光电转化效率的薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种薄膜太阳能电池及其制备方法，尤其是一种提高光电转化效率的薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

晶体硅电池成本居高不下，促使商家越来越关注薄膜太阳能电池的研究和发展，而对于薄膜电池而言如何提高其光电转化效率一直是PV行业研究的重点和难点。

迄今为止硅基太阳能电池都是靠p-n结的光生伏特效应工作的，从原理上看电池性能的高低主要取决于入射阳光能被吸收多少，光生载流子能否有效的产生并收集，具体的则由材料、器件结构和工艺技术的优劣而定。

要提高薄膜太阳能电池的光电转化效率，除了要提高薄膜质量之外，很重要的一个方面就是提高薄膜电池的光利用率。目前可以考虑两种方法：第一种是提高入射进入电池的光子数，减少电池表面的反射光子，通常是采用前电极的绒面设计理念或者采用减反射涂层，上述的方式均可以有效的减小入射光表面对光的反射作用，提高了入射光进入电池的光通量，其中表面织构化是通用也是最实用的措施。

第二种方法是改善器件的结构，增加背电极对透射光的反射作用，增长太阳光在吸收层传播的路径长度，通常的方法就是采用金属背电极来增强对透射光的反射作用。

金属背电极的反射作用在一定程度上减少了由于薄膜电池偏薄所引起光的透射损失；但金属电极与Si直接接触会造成金属原子扩散到Si薄膜内，造成Si薄膜的质量下降，有时反而降低了电池的光电转化效率，另外由于金属电极本身材料的消光系数比较大，对长波区的入射光有很强的吸收作用，造成蓝光之外的光子得不到有效的反射，使得入射光子得不到最大效率的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种提高光电转化效率的薄膜太阳能电池及其制备方法。

为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种高光电转化效率的薄膜太阳能电池，包括有玻璃衬底、氧化锡掺氟透明导电薄膜层、P型非晶硅薄膜层、I型非晶硅薄膜层、N型非晶硅薄膜层、金属背电极，其特征在于：所述的N型非晶硅薄膜层、金属背电极之间有氧化锌掺铝透明导电薄膜层。

所述的高光电转化效率的薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的氧化锌掺铝透明导电薄膜层的材料铝含量约为1％～10％；所述的金属背电极为金属铝或银膜层。

所述的高光电转化效率的薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的P型、I型、N型非晶硅薄膜层总厚度约为100～1000nm。

所述的高光电转化效率的薄膜太阳能电池，其特征在于：氧化锌掺铝透明导电薄膜层厚度约为100～1000nm，金属背电极厚度约为50～500nm。

一种高光电转化效率的薄膜太阳能电池的制备方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)在玻璃衬底的氧化锡掺氟透明导电薄膜层上依次制备P型、I型、N型非晶硅薄膜层；

(2)将沉积有P型、I型、N型非晶硅薄膜层的导电玻璃，放置固定在磁控溅射立式支架上，送入溅射反应室系统；

(3)利用真空泵组将溅射反应室系统背底抽真空至＜10^-5Torr，通入反应气体，打开直流或中频电源开始起辉，在N型非晶硅薄膜层上沉积氧化锌掺铝透明导电薄膜层；

(4)在沉积完成的氧化锌掺铝透明导电薄膜层上继续溅射沉积一层金属铝或银膜层，完成电池的制备。

采用等离子体增强化学汽相沉积法，在导电玻璃衬底上沉积所述的P型、I型、N型非晶硅薄膜层。

如图2，通过氧化锌掺铝(AZO)/金属背电极(Metal)复合背反射电极以增强背电极对长波段光的反射作用。其中AZO/Metal复合背反射电极不但可以使I型层  的光吸收效率增强，从而增大短路电流，提高电池的转化效率，而且可以进一步减薄I型层，改善电池的稳定性；此外，氧化锌掺铝可以阻挡金属背电极元素如Ag或Al向电池层的扩散，改善电池界面及电池性能。

前电极绒面的设计：所使用的是氧化锡掺氟(SnO₂:F)透明导电玻璃；方块电阻为10Ω左右；

氧化锌掺铝透明导电薄膜层的材料的基质为氧化锌，掺铝约为1％～10％。

本实用新型的优点为：

(1)避免了金属电极与Si薄膜的直接接触，有效的阻挡了金属电极对N型硅薄膜的毒化作用，。

(2)改善了金属背电极对入射光尤其是蓝光以外长波区域入射光的反射作用，增强了薄膜电池对太阳光的利用率，提高了电池的光电转化效率。