[发明专利]具有量子阱结构的硅基薄膜太阳能电池及其制造方法

权利要求书

1.一种具有量子阱结构的硅基薄膜太阳能电池，其特征是，所述硅基薄膜太阳能电池的每一结pin结构中的i层均包括由多个周期所形成的量子阱结构，其中一个周期包括晶体结构相同而能隙不同的上下两层，上层为高能隙层，下层为低能隙层；所述高能隙层和低能隙层的材料分别选自掺杂或者未掺杂的非晶SiC、纳米晶SiC、非晶Si、纳米晶Si、非晶Si_1-xGe_x(0≤X≤1)、微晶Si。

2.根据权利要求1所述具有量子阱结构的硅基薄膜太阳能电池，其特征是，所述一个周期的上下两层材料选自以下组合中的任意一种：能隙为2.1-2.3eV的非晶SiC/能隙为1.8-2.1eV的纳米晶SiC、能隙为1.7eV的非晶Si/能隙为1.7eV到1.2eV的纳米晶Si、能隙为1.2eV到1.7eV的非晶Si_1-xGe_x(0≤X≤1)/能隙为1.2eV到1.5eV的非晶Si_1-xGe_x(0≤X≤1)、能隙为1.2eV到1.7eV的纳米晶Si/能隙为1.1eV到1.5eV的纳米晶Si，能隙为1.2eV到1.5eV的纳米晶Si/能隙为1.1eV的微晶Si，“/”表示两层之间的界面。

3.根据权利要求1或2所述具有量子阱结构的硅基薄膜太阳能电池，其特征是，所述量子阱结构的势垒高度通过组成量子阱结构材料的能隙差来调节，能隙差为0.1–0.5eV。

4.根据权利要求1或2所述具有量子阱结构的硅基薄膜太阳能电池，其特征是，所述量子阱结构的势垒宽度通过高能隙层和低能隙层的厚度为调节，所述高能隙层的厚度为1-10nm，所述低能隙层的厚度为10–100nm。

5.根据权利要求1所述具有量子阱结构的硅基薄膜太阳能电池，其特征是，所述每一结pin结构中的i层均包括由5–20个周期所形成的量子阱结构。

6.根据权利要求1所述具有量子阱结构的硅基薄膜太阳能电池，其特征是，所述掺杂非晶SiC、纳米晶SiC、非晶Si、纳米晶Si、非晶Si_1-xGe_x(0≤X≤1)、微晶Si中掺杂材料为磷或硼。

7.权利要求1-6之一所述具有量子阱结构的硅基薄膜太阳能电池的制备方法，其特征是，所述一个周期的上下两层由能隙为2.1-2.3eV的非晶SiC/能隙为1.8-2.1eV的纳米晶SiC构成时：所述非晶SiC采用13.56-40.68MHz PECVD方法在温度为160℃–200℃的条件下，SiH₄/H₂气体体积流量比为0.5～5.0的混合气体，通过掺杂CH₄，并采用等离子体增强化学气相沉积方法形成，其中CH₄/SiH₄气体体积流量比为0.02～3.0，反应室气体的压强为0.3mbar～1.0mbar，射频功率密度为10mW/cm²～350mW/cm²，带隙宽度为2.1eV～2.3eV；所述纳米晶SiC采用13.56-40.68MHz PECVD方法在温度为160–200℃的条件下，采用SiH₄/H₂气体体积流量比为0.02～3.0的混合气体，通过掺杂CH₄，并采用等离子体增强化学气相沉积方法形成，其中CH₄/SiH₄气体体积流量比为0.02～3.0，反应室的反应气体压强为0.3mbar～3.0mbar，射频功率密度为10mW/cm²～350mW/cm²，带隙宽度为1.8eV～2.1eV。