[发明专利]一种柔性硅基薄膜太阳能电池及其制备

说明书

本发明公开了一种新型结构的硅基薄膜太阳能电池结构及其制备方法,属于太阳能电池技术领域。技术方案是：①在柔性衬底上沉积高温银膜(Ag)；②在Ag上制备掺铝氧化锌膜(AZO)，③在AZO上制备n型硅薄膜层；④在n型硅薄膜层上沉积本征型i层硅薄膜层；⑤在本征层硅薄膜上沉积p型薄膜掺杂层；⑥在P型薄膜掺杂层上采用喷枪喷涂导电金属膜，然后放进烘箱，将导电液体膜中的有机试剂蒸发掉，使导电油墨代替传统电池结构的TCO薄膜电极。通过p型硅薄膜掺杂层与导电膜之间形成内建电场，从而形成一种新型结构的薄膜太阳能电池。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，是一种新型的柔性衬底/Ag/AZO/n/i/p/导电金属浆喷涂法制备的的柔性硅薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池作为新能源对解决能源危机及环境污染具有重要的战略意义，而硅基薄膜太阳能电池因其制备工艺简单，耗能低等优势得到了广泛的关注。

当前钢化玻璃装饰建筑物的方式极为普遍，而将太阳能电池板应用在这一领域得到广泛关注，这推动了光伏建筑一体化的发展。柔性薄膜太阳能电池由于其低成本，高功质比，较好的柔性以及具有发电的功能无疑是最佳选择。

当前，硅基薄膜太阳能电池均采用钢化玻璃为衬底，电池结构则采用pin结构，由p层和n层作为电极，构建内建电场，其制备工艺相对复杂，工艺条件要求较高，衬底的不可卷曲性限制了薄膜电池与建筑结合一体化的发展。本发明利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，在柔性衬底上制备非晶硅基薄膜太阳能电池，其结构为柔性衬底/Ag/AZO/n/i/p/导电金属浆/采用喷涂法制备的电极，仅仅利用p层和喷涂法制备的电极构建内建电场，得到合乎规格的电池，这一方法无疑简化了电池的结构，在一定程度上降低了电池的生产成本，缩短了电池的制备工时，保持了电池的效率，同时拓宽了电池的应用范围。

发明内容

本发明提出了一种新型结构的柔性硅基薄膜太阳能电池，结构为柔性衬底/Ag/AZO/n/i/p/导电金属层。不同于传统TCO玻璃结构的太阳能电池pin的结构，其中采用柔性衬底，和nip的结构，替代了传统采用溅射或者热蒸发制备的金属氧化层，在不损害电池性能的同时，一方面提高了电池的柔性，另一方面省去了溅射或者热蒸发这些步骤，缩短了工时，降低了成本。

本发明的技术方案如下：

(1)在不锈钢柔性衬底或者高分子衬底上高温蒸发法沉积Ag背电极层，磁控溅射法制备AZO；

(2)以SiH₄、H₂为反应气体，以PH3为掺杂气体，在AZO上沉积n型硅薄膜层；所使用的方法是PECVD(等离子体增强型化学气相沉积)；

(3)以SiH₄、H₂为反应气体，在n型硅薄膜层上制备硅本征薄膜层；所使用的方法是PECVD(等离子体增强型化学气相沉积)；

(4)以SiH4、H2为反应气体，以B2H6，或者TMB，或者BF3为掺杂气体，沉积p型硅薄膜掺杂层，所使用的方法是PECVD(等离子体增强型化学气相沉积)；

(5)在之后的p型硅薄膜掺杂层上，代替传统的沉积透明导电薄膜TCO的方法，如ITO(所使用的方法为热蒸发、电子束蒸发，或者溅射)，BZO(所使用的方法为低压化学气相沉积)，AZO(所使用的方法为溅射)。透明导电薄膜TCO，如ITO(所使用的方法为热蒸发、电子束蒸发，或者溅射)，BZO(所使用的方法为低压化学气相沉积)，AZO(所使用的方法为溅射)，而是采用喷枪喷涂的方法将导电金属膜喷涂到p型硅薄膜层上，然后放入烘箱中，在80～100℃加热20分钟即可；使导电浆料代替传统电池结构的TCO薄膜电极。