[发明专利]一种太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能能源利用技术领域，特别是一种太阳电池。

背景技术

能源短缺和环境污染是世纪人类所面临的两个重大问题，成为国际社会经济发展的瓶颈。太阳能作为清洁无污染的可再生能源提供了解决这两个问题的最好方案。目前，如何研制出光电转换效率高、寿命长、性能稳定以及成本低廉的太阳电池已经引起了全世界的广泛关注。因此，基于时代发展的需要，太阳电池具有广阔的发展空间。

太阳能光伏发电市场正蓬勃发展，在过去10年间，太阳电池市场每年以40%的比例迅速增长，其中晶体硅太阳电池占据了太阳电池近90%的市场份额。晶体硅太阳电池组件中硅晶片的成本约占太阳电池总成本的50%，即使生产技术不断精进与发展!进一步大幅降低晶体硅太阳电池的制备成本也已经达到极限；因此，薄膜化或薄层化成为降低太阳电池成本的主要手段和发展趋势。薄膜太阳电池（TFSC）较晶体硅太阳电池，具有弱光性能优良、原材料消耗大幅降低和成本低等优势。并且，TFSC还可在柔性衬底上制备，具有韧性好、可折叠、可卷曲以及可大面积生产等优点，未来可应用于衣服、汽车玻璃、飞机以及建筑物等表面。

但是传统的薄膜太阳电池存在能量转换效率较低的问题，并且制备工艺复杂，薄膜厚度还有待进一步压缩。

目前实验室中制备出的多晶硅薄膜太阳电池的能量转换效率已达到了19%，但要真正实现高效率低成本的多晶硅薄膜太阳电池的大规模产业化，还需制备出的多晶硅薄膜必须尽可能薄并采用廉价的衬底。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种具有廉价玻璃衬底的太阳电池及其制备方法，该太阳电池能量转化率高，制备工艺简单，薄膜厚度进一步降低。

本发明公开的一种太阳电池，包括衬底，在所述衬底上依次叠加n+/ p+型a-Si：H发射层、p-/ n-型多晶Si吸收层和p+/ n+ 型a-Si：H被表面场；p-/ n-型多晶Si吸收层和p+/ n+ 型a-Si：H被表面场覆盖n+/ p+型a-Si：H发射层部分表面，留有发射槽。

作为上述技术方案的进一步改进，所述衬底为玻璃衬底。

所述的太阳电池的制备方法包括以下步骤：

1）玻璃制绒；玻璃制绒增加了光在多晶硅薄膜中的有效光程，以致多晶硅薄膜对光的吸收得到增强。

2）势垒层和减反层的沉积；势垒层可用来阻挡衬底杂质进入多晶硅薄膜激活层，能有效降低晶粒间界以及减少杂质缺陷；减反层可减少光入射到多晶硅薄膜时的反射，增加薄膜对光的吸收。

3）a-Si层的沉积；

4）多晶硅薄膜的制备，利用电子束蒸发晶化a-Si层得到多晶硅薄膜，或者利用PEVCD在覆盖了势垒层的玻璃衬底上直接沉积多晶硅薄膜；

5）快速热退火或激光退火以及氢钝化，快速退火或激光退火能大量减少晶界密度和空间电荷区的缺陷，而氢钝化能非常有效地钝化各种晶界表面缺陷和体缺陷!以获得更高质量的多晶硅薄膜。

6）光学限制；为了减少背表面载流子的复合和串联电阻，利用PEVCD和铝诱导技术等在上表面沉积背表面电场层，并在沉积过程中进行原位掺杂。

7）电学限制；为了减少太阳电池前后电极的电阻，利用光刻、网丝印刷、电子束蒸发以及电子镀等制备出具有欧姆接触的前后电极。

8）钝化，即对太阳电池器件表面进行钝化。

本发明的太阳电池及其制备方法具有以下优点：

1、使用的材料最少。较其他多晶硅薄膜太阳电池，本发明的太阳电池

无需透明导电膜 ，有效的陷光技术可使多晶硅薄膜尽可能薄；

2、制备工艺非常简单；

3、能进一步发展成更大的主动矩阵显示屏；

4、电池性能提升得到大幅提升，能量转换效率高，可达12%～13%，适于大规模商业应用。 

附图说明

图1为本发明的太阳电池结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提出的太阳电池及其制备方法进行详细说明。