[发明专利]一种高转化效率的纳米硅薄膜太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别是一种纳米硅基叠层薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

硅基薄膜太阳能电池具有用料少、能耗低，可以在玻璃、不锈钢和塑料等价格低廉的衬底上制备 p-i-n 型或 n-i-p 型结构的太阳能电池，这些特点使硅基薄膜太阳能电池成为进一步降低太阳能电池生产成本的希望。但是，由于非晶硅材料具有光致衰退效应，导致硅基薄膜太阳能电池的稳定性还有待提高，而且现在产业化的非晶硅单结太阳能电池的稳定光电转换效率还较低。因此，如何提高硅基薄膜太阳能电池的光电转换效率成为这种电池是否能够大规模发展的关键。

针对以上所述问题，太阳能电池的研究者提出了叠层薄膜太阳能电池，成为改善硅基薄膜太阳能电池稳定性以及提高光电转换效率的有效途径。叠层薄膜太阳能电池指由至少两个p-i-n 结或 n-i-p 结所叠合构成的电池。由于叠层太阳能电池中非晶硅层的厚度相对单结太阳能电池要薄很多，因此可以有效地降低叠层太阳能电池的光致衰退，以及提高稳定性。此外，使用不同光学带隙的材料分别作为叠层太阳能电池中非晶硅基 p-i-n 结或 n-i-p 结的本征层，可以拓宽太阳能电池对太阳光谱的吸收，从而有效提高太阳能电池的稳定光电转换效率。叠层薄膜太阳能电池中最具代表性、也最具发展潜力的则是非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳能电池。

非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳能电池虽已实现工业化生产，但仍存在核心原材料被国外主要几家巨头公司所垄断导致原材料价格昂贵、生产工艺稳定性不佳、转换效率不高等缺点，以上缺点导致太阳能电池的发电成本还是明显高于传统能源发电成本。因此，如何降低非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳能电池的生产成本、提高工业化生产稳定性和转换效率成为这种电池是否能够大规模发展的又一关键所在。

发明内容

本发明的最主要目的在于提供了一种大面积、高转换效率、高稳定性、适合工业化生产的非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳能电池，且已应用到实际生产中。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种高转化率的纳米硅薄膜太阳电池，包括透明衬底、前电极透明导电氧化层、预沉积层、非晶硅层、中间反射层、微晶硅层、背电极透明导电氧化层和反射封装层，所述前电极透明导电氧化层、预沉积层、非晶硅层、中间反射层、微晶硅层、背电极透明导电氧化层、反射封装层依次沉积叠加在所述透明衬底上。

所述非晶硅层包括非晶硅复合p层、非晶硅电池缓冲层、非晶硅复合i层和非晶硅复合n层，所述非晶硅复合p层、非晶硅电池缓冲层、非晶硅复合i层、非晶硅复合n层依次沉积叠加在所述预沉积层表面。

所述中间反射层包括反射层和高效隧穿复合结，所述反射层包括n型掺杂的μc-SiOx:H层和n型掺杂的μc-Si:H层，所述n型掺杂的μc-SiOx:H层、n型掺杂的μc-Si:H层均为双层，所述n型掺杂的μc-SiOx:H层、n型掺杂的μc-Si:H层彼此交错，所述n型掺杂的μc-SiOx:H层、n型掺杂的μc-Si:H层、高效隧穿复合结沉积叠加在所述非晶硅层表面。

所述微晶硅层包括微晶硅复合p层和微晶硅复合i层，所述微晶硅复合p层和微晶硅复合i层依次沉积叠加在所述中间反射层表面。

所述非晶硅沉积p层包括p型掺杂的a-SiOx:H层和a-SiCx:H层，所述非晶硅n层包括n型掺杂的a-Si:H层和n型掺杂的μc-Si:H层，所述p型掺杂的a-SiOx:H层和a-SiCx:H层依次沉积叠加在所述预沉积层表面，所述n型掺杂的a-Si:H层和n型掺杂的μc-Si:H层依次沉积叠加在所述非晶硅复合i层表面。

所述微晶硅复合p层包括p型掺杂的μc-Si:H层、μc-SiOx:H层和μc-Si:H层，所述微晶硅复合i层包括μc-Si:H i层、a-Si:H i层，所述复合p层、复合i层、微晶硅电池n层依次沉积叠加在所述中间反射层表面。

所述前电极透明导电氧化层和背电极透明导电氧化层均包括Seed层和Bulk层。

所述预沉积层是采用等离子体增强化学气相沉积方法沉积的，所述预沉积层的材料包括a-Si:H、a-SiCx:H和a-SiOx:H中的一种或二种以上。

进一步地，所述反射封装层包含高反射率的共聚物和玻璃背板。高反射率的共聚物包含白色EVA、PVB，主要为白色EVA。玻璃背板包括未钢化玻璃、半钢化玻璃和钢化玻璃，