[发明专利]一种弧形底电极薄膜太阳电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种弧形底电极薄膜太阳电池，属于太阳能电池技术领域。

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。

非晶硅薄膜太阳电池因其可以显著降低硅的使用量，制备工艺温度低等优点，成为了降低太阳电池成本最有吸引力的硅基太阳电池之一。但是，与其它硅基太阳电池相比，非晶硅薄膜太阳电池的转换效率偏低。

一般来说，提高电池性能的方法主要有：采用多结结构，提高电池对不同波长光的吸收；采用不同的电池材料构成异质结电池；采用特形基板，提高电池对光的吸收等。但这些方法对于电池的制备成本的降低和电池性能的提高有限。因此，研发新型薄膜太阳电池对降低电池成本，提高电池性能有重要的意义。

通常薄膜太阳电池的电极都是采用与薄膜平行的方式。该方式制备的薄膜电极，制备方法简单，性能稳定，但是，该方式的电极对电池性能的提高有限。因此，研究新型薄膜太阳电池电极，提高电池对光的吸收和增加电池受光面积有重要的意义。

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：绝缘衬底5、透明顶电极1、P 型非晶硅薄膜2 、本征非晶硅薄膜6、N 型非晶硅薄膜3、底电极4。P 型非晶硅薄膜2 和本征非晶硅薄膜6叠合连接，本征非晶硅薄膜6和N 型非晶硅薄膜3再叠合连接，构成一个P-i-N 结，顶电极1 和底电极4 分别置于P 型非晶硅薄膜2上端面和N 型非晶硅薄膜3下端面，最终形成一单结非晶硅薄膜太阳能电池。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种弧形底电极薄膜太阳电池，电池具有更高的光电转换效率，其生产工艺简单易行。

为了达到上述目的，本发明提出的一种弧形底电极薄膜太阳电池，其特征在于：从上至下包括依次连接的金属顶电极、透明导电薄膜、P型非晶硅薄膜、本征非晶硅薄膜、N型非晶硅薄膜、金属底电极、衬底，所述金属底电极的上表面具有若干金属导电凸棱，所述凸棱上方的N型非晶硅薄膜、本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜、透明导电薄膜具有向上凸起的条状鼓包，金属顶电极设置于透明导电薄膜的条状鼓包的两侧。

本发明弧形底电极薄膜太阳电池，进一步的改进在于：

1、所述透明导电薄膜、P型非晶硅薄膜、本征非晶硅薄膜、N型非晶硅薄膜的厚度均匀。

2、所述透明导电薄膜为掺锡氧化铟的ITO薄膜，所述底电极为铝或银材料制成的面状金属电极。

3、所述凸棱互相平行，相邻凸棱的间距为1-2um，凸棱的宽度范围为：200nm-900nm，高度范围为：100-300nm。

4、所述P型非晶硅薄膜中硼元素的掺杂浓度为10¹⁷～10¹⁹/cm³；所述本征非晶硅薄膜中无杂质掺杂，所述N型非晶硅薄膜中磷元素的掺杂浓度为10¹⁷～10¹⁹/cm³，所述P型非晶硅薄膜的沉积厚度范围为：180-220nm，本征非晶硅薄膜的沉积厚度范围为：0.5-1um，N型非晶硅薄膜的沉积厚度范围为：180-220nm，所述透明导电薄膜的淀积厚度范围为：40-50nm。

5、所述凸棱上表面具有上凸的弧面或者所述凸棱具有下宽上窄的台阶型结构。

此外，本发明还提供了一种弧形底电极薄膜太阳电池的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

第1步、在柔性衬底上制备平板式金属底电极；

第2步、在平板式金属底电极表面制备若干条状金属导电凸棱；

第3步、底电极表面逐次淀积厚度均匀的N型非晶硅薄膜、本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜、透明导电薄膜，使N型非晶硅薄膜、本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜、透明导电薄膜在所述凸棱对应区域向上凸起形成条状鼓包；

第4步、在透明导电薄膜的条状鼓包的两侧制备金属顶电极。

本发明弧形底电极薄膜太阳电池的制造工艺的进一步改进在于：

1、所述第2步中，先淀积导电凸棱，然后通过快速退火的方法使得淀积的导电凸棱在高温作用下熔融，形成上表面呈弧面状的凸棱，快速退火温度为350-450℃。

2、所述第2步中，采用多次淀积的方法形成下宽上窄的台阶型凸棱。

3、所述第1步中，在绝缘衬底表面通过磁控溅射铝或银形成导电的铝薄膜或银薄膜从而获得金属底电极；