[发明专利]增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的方法。

背景技术

硅薄膜太阳电池具有原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产、柔性好、弱光发电效果好、易与建筑物结合、能源回收期短等优点，是太阳电池研究的一个重要领域和发展方向，具有广阔的市场前景。

由于硅薄膜太阳电池的硅吸光层较薄（通常几百纳米到几个微米），它的光吸收能力（特别是对近红外和红外光）较差，这影响了电池的光电转换效率。为了增强硅薄膜太阳电池对入射的太阳光的吸收，人们提出了各种陷光措施。主要的陷光措施有：①在硅薄膜太阳电池的前或（和）背电极上引入随机的织构；②在硅薄膜太阳电池的前或（和）背电极上引入周期性的织构；③在硅薄膜太阳电池的前或（和）背电极上引入金属纳米结构，利用等离子体效率增加陷光。

对于具有前、背周期性陷光结构的硅薄膜太阳电池，由于传统的电池的各层材料的共形沉积，前、背陷光结构具有相同的形貌，但是这种前后共形的陷光结构不是最佳的陷光结构，难以获得电池最大的光吸收。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于解决上述传统的硅薄膜太阳电池前、背陷光结构不匹配的问题，提供一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的前、背陷光结构匹配方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在硅的N-I-P层与前、背两个透明导电氧化物层之间分别刻蚀周期边长为200～500nm的锯齿状三角一维光栅，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位20～160nm。

上述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为200nm时，优选硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位20～60nm；锯齿状三角一维光栅的周期边长为300nm时，优选硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位30～120nm；锯齿状三角一维光栅的周期边长为400nm时，优选硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位40～160nm，最佳横向错位120nm；锯齿状三角一维光栅的周期边长为500nm时，优选硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位50～150nm。

上述的透明导电氧化物层是掺铝氧化锌层或铟锡氧化物层。

本发明通过使硅薄膜太阳电池光吸收的前、背光栅织构横向错位，来增强电池吸收，硅薄膜太阳电池的总光吸收率与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，相对提高了7.9%～17.8%。

附图说明

图1是实施例1硅薄膜太阳电池的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不仅限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，在玻璃衬底1上磁控溅射沉积一层800nm厚的掺铝氧化锌层2，然后结合光刻和刻蚀工艺，在掺铝氧化锌层2表面刻蚀周期边长为200nm的锯齿状等边三角一维光栅3，再利用等离子体增强的化学气相沉积法在掺铝氧化锌层2上沉积500nm厚的硅的N-I-P层4，在硅的N-I-P层4背表面刻蚀周期边长为200nm的锯齿状等边三角一维光栅5，在硅的N-I-P层4背表面再磁控溅射沉积一层80nm厚的掺铝氧化锌层6，使硅的N-I-P层4前表面的等边三角一维光栅3（即掺铝氧化锌层2表面刻蚀的等边三角一维光栅3）与硅的N-I-P层4背表面的等边三角一维光栅5横向错位20nm，最后利用热蒸发在80nm厚的掺铝氧化锌层6表面镀一层200nm厚的铝背反射电极7，得到硅薄膜太阳电池。结果表明，前、背光栅具有横向错位20nm的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，电池总光吸收率从35.4%提高到38.2%，提高了2.8%，相对提高了7.9%。

实施例2

本实施例使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位40nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从35.4%提高到39.7%，提高了4.3%，相对提高了12.1%。

实施例3