[发明专利]一种硅基埋栅薄膜太阳能电池

说明书

 

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，尤其涉及一种硅基薄膜太阳能电池。

背景技术

光子、电子和声子都是能量的载体。太阳能电池作为光电能量转换器件，主要是光子和电子之间相互交换能量，同时有声子参与这个交换过程。这种能量的相互作用主要发生在太阳电池材料表面数微米的范围内，这为制造薄膜太阳电池提供了物理基础。

由于太阳光具有弥散性，为了获得数百瓦的电功率，往往需要数平方米的太阳电池器件。为了降低成本，发展大面积微米量级的薄膜太阳电池十分必要。薄膜太阳电池的基本工作原理是利用半导体材料构成的PN结，光照在太阳能电池内产生电子-空穴对，经过PN结电场作用，通过电极引出形成光电流。与多晶硅及单晶硅太阳能电池相比，薄膜太阳能电池的转换效率较低，这与构成薄膜太阳能电池的材料为非晶硅材料有关。非晶硅材料中的缺陷密度大，导致光生载流子在薄膜中的复合率高，从而降低了电池的转换效率。但是，由于薄膜太阳能电池的生产成本低，可以淀积在各种类型的衬底甚至可用柔性衬底，薄膜太阳能电池具有了性价比高的特点，成为了继晶体硅太阳能电池后的第二代太阳能电池。

现在人们生产的主流薄膜太阳能电池的结构如图1所示，从上而下分别为：透明顶电极1、底电极4、P型非晶硅2和N型非晶硅3及绝缘衬底5组成。P型非晶硅2和N型非晶硅3叠合连接，在叠合处构成一个PN结，顶电极1和底电极4分别置于P型非晶硅2上端面和N型非晶硅3下端面，最终形成一单结非晶硅薄膜太阳能电池。目前主流工业化薄膜太阳能电池的转换效率大约为7%-10%，由于非晶硅薄膜材料性能提高十分困难，为了进一步提高薄膜太阳能电池的转换效率，设计新型薄膜电池结构显得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高太阳能转换效率的硅基薄膜太阳能电池，上述目的由下述技术方案来实现：

所述硅基埋栅薄膜太阳能电池，包括一顶电极、一与衬底连接的底电极、P型硅薄膜和N型硅薄膜，其中所述顶电极被N型硅薄膜所包裹，所述P型硅薄膜包裹在N型硅薄膜的周围，在P型硅薄膜与N型硅薄膜的结合面上形成闭合环状的PN结，所述底电极与N型硅薄膜连接。

所述太阳能电池的进一步设计在于，所述P型硅薄膜和N型硅薄膜的为非晶硅或多晶硅薄膜。

所述太阳能电池的进一步设计在于，所述顶电极和底电极为铝或银材料制成的电极，或掺氟氧化锌或氧化铟硒透明材料制成的电极。

所述硅基埋栅薄膜太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：

1）制备底电极；

2）第一次淀积P型硅薄膜，在所述底电极上进行硅薄膜淀积，在淀积的同时进行P型杂质的重掺杂，在底电极上形成P+硅薄膜层；

        3）第二次淀积P型硅薄膜，在所述P+硅薄膜上继续淀积，在淀积的同时进行P型杂质的掺杂，在P+硅薄膜层上形成P-硅薄膜层；

        4）第一次淀积N型硅薄膜，在所述P-硅薄膜上继续淀积，在淀积的同时进行N型杂质的掺杂，在P-硅薄膜层上形成N-型硅薄膜层；

        5）形成欧姆接触区，将镂空有电极窗口的丝网覆盖于所述N-型硅薄膜上，在电极窗口处的N-型硅薄膜上进行N型杂质的重掺杂，在电极窗口处的N-型硅薄膜层上形成N+型硅薄膜；

         6）制备顶电极，在上述N+型硅薄膜上进行顶电极淀积，形成顶电极，去除丝网；

        7）第二次淀积N型硅薄膜，在去除丝网后的N-型硅薄膜层上及顶电极上继续硅薄膜淀积，同时进行N型杂质的掺杂，形成包围顶电极的N-型硅薄膜层；

         8）激光刻蚀P型硅薄膜通槽，在上述N型硅薄膜层两侧用激光刻蚀出连通所述P-硅薄膜层的通槽； 

         9）第三次淀积P型硅薄膜，对上述通槽继续进行硅薄膜淀积，在淀积硅薄膜的同时进行P型杂质的掺杂，形成包围N型硅薄膜的P-硅薄膜层。