[发明专利]一种用于a-Si/nc-Si叠层太阳电池的双功能复合结构微晶硅氧中间层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池领域，是一种用于a-Si/nc-Si叠层太阳能电池双功能复合结构中间层的制备方法。

背景技术

太阳电池是一种可再生的清洁能源，对于解决能源危机及环境污染具有重要的战略意义。近年来，硅基薄膜电池作为第二代太阳电池，以其低成本的优势得到了长足的发展。

转换效率低及非晶硅的光致衰退效应是限制硅薄膜电池发展的两大重要因素。a-Si/nc-Si叠层电池相对于单结硅电池来说，不仅提高了对太阳光的利用率而且也降低了非晶硅引起的衰退作用。但是由于顶底电池吸收层厚度的过大差异使得顶电池的短路电流密度较小，因此，解决电池短路电流匹配成为研究重点。在叠层电池中引入中间层结构，可以有效地提高电池对太阳光的选择性反射和透过，提高顶电池的短路电流密度。而当前的大部分结构为非晶n层和中间层，这对光的反射率的调控和电学性能的优化不足，且n层和中间层存在界面匹配不够好，导致电池性能降低。因此，我们设计了新型的复合结构来弥补这种不足。

本发明利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，通过技术创新采用复合结构的微晶硅氧薄膜作为叠层电池中间层，提高短波段光的反射进而提高了顶电池的短路电流密度，大大提高了a-Si/nc-Si叠层电池的短路电流匹配。并且以此复合结构的中间层作为顶电池的n层，实现硅氧中间层的双功能作用。优化了电池的结构，一定程度上降低了电池的生产成本。

发明内容

本发明旨在解决a-Si/nc-Si叠层太阳电池中短路电流匹配问题。本发明的目的是提出一种用于a-Si/nc-Si叠层太阳电池的双功能微晶硅氧薄膜的制备方法。

所述的双功能复合结构微晶硅氧中间层为三层结构，具体制备方法，其特征在于，利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备，具体包括以下步骤：

a)以SiH₄、H₂和PH₃反应气体，在高氢气稀释比状态下在a-Si表面上生长n型微晶硅薄层；

b)以SiH₄、H₂、PH₃和CO₂为反应气体，在步骤a)制备的n型微晶硅层上生长微晶硅氧中间层薄膜；

c)以SiH₄、H₂和PH₃为反应气体，在高氢气稀释比状态下在步骤b)微晶硅氧中间层薄膜上生长与a)相同的n型微晶硅薄层；因而形成三层复合结构。

根据本发明进一步：

优选，n型微晶硅薄层的制备为在高氢气稀释比下生长的，射频或甚高频功率密度优选在250mW/cm²-450mW/cm²，进一步优选250mW/cm²-380mW/cm²；生长n型微晶硅薄层时H₂与SiH₄的体积流量比为130:1-150:1，PH₃是以H₂为载气的，PH₃与SiH₄体积流量百分比在2％～3％之间。

优选：生长微晶硅氧中间层时H₂与SiH₄的体积流量比为200:1-250:1。生长微晶硅氧中间层的射频或甚高频功率密度为450-500mW/cm²。生长微晶硅氧中间层的CO₂与SiH₄的体积流量比为(1.60-2.5):1。PH₃与SiH₄体积流量百分比在3％～5％之间，PH₃是以H₂为载气的。

生长微晶硅氧中间层时腔室压力为3mbar。

上述制备过程中，背底真空高于10^-3Pa，衬底温度为200℃。

步骤a)中在a-Si表面生长n型微晶硅薄层是在高氢气稀释比状态下，在生长完n型微晶硅薄层后，生长微晶硅氧中间层之前，PECVD腔室不破空。

n型微晶硅薄层的厚度为5-10nm；生长的微晶硅氧中间层的厚度为60nm。