一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410824368.X

申请日:

2014.12.26

公开号:

CN104485395A

公开日:

2015.04.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 31/20申请日:20141226|||公开

IPC分类号:

H01L31/20; H01L31/0352; H01L31/0288

主分类号:

H01L31/20

申请人:

杭州天裕光能科技有限公司

发明人:

李媛; 吴兴坤; 周丽萍; 刘金智

地址:

310018浙江省杭州市经济技术开发区12号大街出口加工区

优先权:

专利代理机构:

浙江翔隆专利事务所(普通合伙)33206

代理人:

胡龙祥

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内容摘要

本发明公开了一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,属于太阳能电池技术领域。本发明将现有非晶硅叠层电池中底电池P型层结构改变为包括底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层的三P型层结构,该三层结构均为掺杂硼和碳的非晶硅材料层,且电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层的碳掺杂量依次增加。改善了底电池与顶电池的界面接触,增强了内建电场,使得非晶硅叠层电池的开路电压大大增加,同时提高了非晶硅叠层电池的光电转换效率。相对于现有的非晶硅叠层太阳能电池,采用本发明的方法,使非晶硅叠层太阳能电池的开路电压最高提高了10.5V。

权利要求书

权利要求书1.  一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是:在透明导电玻璃基板(1)上依次沉积顶电池非晶硅P型层(2)、顶电池非晶硅缓冲层(3)、顶电池非晶硅本征层(4)、顶电池微晶硅N型层(5)、底电池非晶硅P1层(6)、底电池非晶硅P2层(7)、底电池非晶硅P3层(8)、底电池非晶硅缓冲层(9)、底电池非晶硅本征层(10)、底电池非晶硅N型层(11)、背电极薄膜层(12),最后在所述背电极薄膜层(12) 的表面覆盖封装材料层(13)。 2.  根据权利要求1所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是:所述的底电池非晶硅P1层(6)、底电池非晶硅P2层(7)、底电池非晶硅P3层(8)均为掺杂硼和碳的非晶硅P型层,且底电池非晶硅P1层(6)碳的掺杂量小于底电池非晶硅P2层(7)碳的掺杂量,底电池非晶硅P2层(7)的碳掺杂量小于底电池非晶硅P3层(8)碳的掺杂量。 3.   根据权利要求1所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是:所述的顶电池非晶硅P型层(2)、顶电池非晶硅缓冲层(3)、顶电池非晶硅本征层(4)、顶电池微晶硅N型层(5)、底电池非晶硅P1层(6)、底电池非晶硅P2层(7)、底电池非晶硅P3层(8)、底电池非晶硅缓冲层(9)、底电池非晶硅本征层(10)、底电池非晶硅N型层(11) 采用PECVD法依次沉积而成;所述的背电极薄膜层(12)采用磁控溅射法沉积而成;所述的封装材料层(13)使用层压机制作。 4.   根据权利要求1或3所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是:沉积所述的底电池非晶硅P1层(6)、底电池非晶硅P2层(7)、底电池非晶硅P3层(8)时的反应气体包括SiH4、B2H6、CH4、H2。 5.   根据权利要求4所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是: 沉积所述底电池非晶硅P1层(6)时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为100-400sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW; 沉积所述底电池非晶硅P2层(7)时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为300-600sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW; 沉积所述底电池非晶硅P3层(8)时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为500-1000sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW。 6.   根据权利要求4所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是: 沉积所述底电池非晶硅P1层(6)时:SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为200-280sccm,沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW; 沉积所述底电池非晶硅P2层(7)时,SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为500-600sccm,沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW; 沉积所述底电池非晶硅P3层(8)时,SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为800-900sccm;沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW。 7.   根据权利要求1或3所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是:沉积所述顶电池微晶硅N型层(5)时,反应气体包括SiH4、PH3、H2。 8.   根据权利要求7所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是:沉积所述顶电池微晶硅N型层(5)时,SiH4的流量为200-800sccm, PH3的流量为50-500sccm,H2的流量为0.5-50slm;沉积压强为210-250Pa,沉积功率为0.8-1.5kW。 9.   根据权利要求1所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是:所述透明导电玻璃基板(1)上沉积有厚度为400-1100nm的邻接所述顶电池非晶硅P型层(2)的氧化锡或者氧化锌薄膜。 10.   根据权利要求1所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是: 所述背电极薄膜层(12)为ZnO-Ag-Ti复合层,且ZnO层邻接所述的底电池非晶硅N型层(11),Ti层邻接所述的封装材料层(13); 所述封装材料层(13)为EVA-背板复合层或者PVB-背板复合层,所述的EVA层或者PVB层邻接所述的背电极层(12)。

说明书

说明书一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法
技术领域
本发明属于非晶硅薄膜太阳能电池领域,特别涉及到非晶硅薄膜叠层太阳能电池技术。
背景技术
目前改善非晶硅叠层电池开路电压有以下两种方法:1、顶电池N型层采用微晶硅N型材料;2、顶电池N型层采用重掺型N型非晶硅材料。
顶电池N型层采用微晶N型层材料,降低了电池的串联电阻,可以很好的改善叠层太阳能电池内部NP反向结上电流的流通问题,使电池内部NP反向结形成良好的欧姆接触,同时也对降低固相相互扩散有利,有利于稳定性的提高,同时提高电池的Voc和Isc。
顶电池N型层采用重掺型N型非晶硅材料,一方面磷掺杂量的增加可以降低电池的串联电阻,另一方面重掺型材料的缺陷相对较多,可以加速NP结上载流子的复合,降低在NP结上的电流与电压的损耗。
但是采用微晶N型材料或者重掺型N型非晶硅材料,对Voc的提高并不显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,从而提高非晶硅叠层太阳能电池的光电转换效率。
为实现上述目的,本发明的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是:在透明导电玻璃基板上依次沉积顶电池非晶硅P型层、顶电池非晶硅缓冲层、顶电池非晶硅本征层、顶电池微晶硅N型层、底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层、底电池非晶硅缓冲层、底电池非晶硅本征层、底电池非晶硅N型层、背电极薄膜层,最后在所述背电极薄膜层的表面覆盖封装材料层。
作为优选技术手段:所述的底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层均为掺杂硼和碳的非晶硅P型层,且底电池非晶硅P1层碳的掺杂量小于底电池非晶硅P2层碳的掺杂量,底电池非晶硅P2层的碳掺杂量小于底电池非晶硅P3层碳的掺杂量。
作为优选技术手段:所述的顶电池非晶硅P型层、顶电池非晶硅缓冲层、顶电池非晶硅本征层、顶电池微晶硅N型层、底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层、底电池非晶硅缓冲层、底电池非晶硅本征层、底电池非晶硅N型层 采用PECVD法依次沉积而成;所述的背电极薄膜层采用磁控溅射法沉积而成;所述的封装材料层使用层压机制作。
作为优选技术手段:沉积所述的底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层时的反应气体包括SiH4、B2H6、CH4、H2。
具体的:
沉积所述底电池非晶硅P1层时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为100-400sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW;
沉积所述底电池非晶硅P2层时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为300-600sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW;
沉积所述底电池非晶硅P3层时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为500-1000sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW。
尤其是:
沉积所述底电池非晶硅P1层时:SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为200-280sccm,沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW;
沉积所述底电池非晶硅P2层时,SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为500-600sccm,沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW;
沉积所述底电池非晶硅P3层时,SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为800-900sccm;沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW。
作为优选技术手段:沉积所述顶电池微晶硅N型层时,反应气体包括SiH4、PH3、H2。具体的,沉积所述顶电池微晶硅N型层时,SiH4的流量为200-800sccm, PH3的流量为50-500sccm,H2的流量为0.5-50slm;沉积压强为210-250Pa,沉积功率为0.8-1.5kW。
作为优选技术手段:所述透明导电玻璃基板上沉积有厚度为400-1100nm的邻接所述顶电池非晶硅P型层的氧化锡或者氧化锌薄膜。
作为优选技术手段:所述背电极薄膜层为ZnO-Ag-Ti复合层,且ZnO层邻接所述的底电池非晶硅N型层,Ti层邻接所述的封装材料层;所述封装材料层为EVA-背板复合层或者PVB-背板复合层,所述的EVA层或者PVB层邻接所述的背电极层。
本发明的有益效果是:本发明通过将非晶硅叠层太阳能电池底电池P型层设为底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层三层结构,且邻接顶电池微晶N型层的底电池非晶硅P1层碳的掺杂量小于底电池非晶硅P2层碳的掺杂量,底电池非晶硅P2层的碳掺杂量小于底电池非晶硅P3层碳的掺杂量。
首先,通过降低底电池非晶硅P1层碳掺杂量降低了叠层电池的串联电阻,改善了顶电池N型层与底电池P型层的界面接触;其次,通过增大底电池中底电池非晶硅P3层的碳掺杂量,增强底电池的内建电场,达到提高底电池开路电压的目的;最后,通过阶梯型的势垒的形式,不同碳掺杂量的底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层的禁带宽度及缺陷态密度均不同,这使得载流子的迁移速率大大增强,从而加速了NP结载流子的复合,很大程度上降低了NP结上电流与电压损失,提高了其热稳定性能。
附图说明
图1是本发明方法制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的的截面结构示意图;
图中标号说明:1-透明导电玻璃基板、2-顶电池非晶硅P型层、3-顶电池非晶硅缓冲层,4-顶电池非晶硅本征层,5-顶电池微晶硅N型层,6-底电池非晶硅P1层,7-底电池非晶硅P2层,8-底电池非晶硅P3层,9-底电池非晶硅缓冲层,10-底电池非晶硅本征层,11-底电池非晶N型层,12-背电极薄膜层,13-封装材料层;
图2是实施例1(现有方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为195.6V,Pmax为94.6W的I-V曲线及功率曲线图。
图3是实施例2(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为204.5V,Pmax为104.5W的I-V曲线及功率曲线图。
图4是实施例3(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为203.4V,Pmax为106.1W的I-V曲线及功率曲线图。
图5是实施例4(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为204.3V,Pmax为109.6W的I-V曲线及功率曲线图。
图6是实施例5(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为206.1V,Pmax为107.8W的I-V曲线及功率曲线图。
图7是实施例6(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为204.6V,Pmax为105.9W的I-V曲线及功率曲线图。
图8是实施例7(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为205.1V,Pmax为109.8W的I-V曲线及功率曲线图。
图9是实施例8(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为203.3V,Pmax为105.8W的I-V曲线及功率曲线图。
图2-9中,有“+”标识的曲线为I-V曲线,另一曲线为功率曲线。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。
本发明的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,将非晶硅叠层太阳能电池底电池P型层设为三P型层结构,如图1所示,是在透明导电玻璃基板1上采用PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition的英文简写,意为“等离子体增强化学气相沉积法”)依次沉积顶电池非晶硅P型层2、顶电池非晶硅缓冲层3、顶电池非晶硅本征层4、顶电池微晶硅N型层5、底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8、底电池非晶硅缓冲层9、底电池非晶硅本征层10、底电池非晶硅N型层11,采用磁控溅射法在底电池非晶硅N型层11上沉积背电极薄膜层12,最后使用层压机制作封装材料层13。由此形成本发明的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池。
底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8均为掺杂硼和碳的非晶硅P型层,且底电池非晶硅P1层6碳的掺杂量小于底电池非晶硅P2层7碳的掺杂量,底电池非晶硅P2层7的碳掺杂量小于底电池非晶硅P3层8碳的掺杂量。
沉积底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8时的反应气体包括SiH4、B2H6、CH4、H2。
具体的:
沉积底电池非晶硅P1层6时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为100-400sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW;
沉积所述底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为300-600sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW;
沉积所述底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为300-500sccm,CH4的流量为500-1000sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW。
尤其是:
沉积所述底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为200-280sccm,沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW;
沉积所述底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为500-600sccm,沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW;
沉积所述底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的流量为350-450sccm,CH4的流量为800-900sccm;沉积压强为85-95Pa,沉积功率为0.25-0.28kW。
沉积顶电池微晶硅N型层5时,反应气体包括SiH4、PH3、H2。
具体的:沉积顶电池微晶硅N型层5时,SiH4的流量为200-800sccm, PH3的流量为50-500sccm,H2的流量为0.5-50slm;沉积压强为210-250Pa,沉积功率为0.8-1.5kW。
透明导电玻璃基板1上沉积有厚度为400-1100nm的邻接顶电池非晶硅P型层2的氧化锡或者氧化锌薄膜。
背电极薄膜层12为ZnO-Ag-Ti复合层,且ZnO层邻接底电池非晶硅N型层11,Ti层邻接封装材料层13;封装材料层13为EVA-背板复合层或者PVB-背板复合层,EVA层或者PVB层邻接背电极层12。
具体的:透明导电玻璃基板1上的氧化锡或者氧化锌薄膜厚度为400-1100nm;顶电池非晶硅P型层2的厚度为5-70nm;顶电池非晶硅缓冲层3的厚度为5-50nm;顶电池非晶硅本征层4的厚度为40-200nm;顶电池N型微晶硅材料层5的厚度为5-80nm;底电池非晶硅P1层6的厚度为1-50nm,底电池非晶硅P2层7的厚度为5-50nm,底电池非晶硅P3层8的厚度为5-50nm;底电池非晶硅缓冲层9的厚度为5-50nm;底电池非晶硅本征层10的厚度为100-500nm;底电池非晶N型层11的厚度为5-50nm。
实施例1(对比实施例):
1)以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板,采用13.56MHz的等离子体化学气相沉积依次沉积10nm的顶电池非晶硅P型层,10nm的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,10nm的底电池非晶硅P2层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;
其中,沉积顶电池微晶硅N型层时,磷烷的流量为200sccm,氢气的流量为10slm,硅烷的流量为400sccm;微晶N型层的沉积压强为220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层时:SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为400sccm,沉积底电池非晶硅P2层时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为600sccm;底电池P型层的沉积压强为100Pa,沉积功率为0.26kW。                    
2)用磁控溅射法在步骤1)制得的硅基薄膜层上依次溅射50nm厚的ZnO层、150nm厚的Ag层、30nm厚的Ti层形成背电极层;
3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三P型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。
该实施例的I-V曲线及功率曲线参见图2。
实施例2:
1)以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板1,采用13.56MHZ的等离子体化学气相沉积依次沉积10nm的顶电池非晶硅P型层,10nm的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅P2层,10nm的底电池非晶硅P3层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;
其中,沉积顶电池微晶硅N型层5时,PH3(磷烷)的流量为200sccm,H2(氢气)的流量为10slm,SiH4(硅烷)的流量为400sccm;微晶N型层的沉积压强为220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4(硅烷)的流量为600sccm,H2(氢气)的流量为1200sccm,B2H6(硼烷)的流量为400sccm,CH4(甲烷)的流量为200sccm,沉积底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为300sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为500sccm;底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8的沉积压强均为100Pa,沉积功率均为0.26kW。      
2)用磁控溅射法在步骤1)制得的硅基薄膜层上依次溅射50nm厚的ZnO层、150nm厚的Ag层、30nm厚的Ti层形成背电极层;
3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三P型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。
该实施例的I-V曲线及功率曲线参见图3。
实施例3:
1) 以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板1,采用13.56MHZ的等离子体化学气相沉积依次沉积10nm的顶电池非晶硅P型层,10nm的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅P2层,10nm的底电池非晶硅P3层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;
其中,沉积顶电池微晶硅N型层5时,磷烷的流量为200sccm,氢气的流量为10slm,硅烷的流量为400sccm;微晶N型层的沉积压强为220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为200sccm,沉积底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为400sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为600sccm;底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8的沉积压强均为100Pa,沉积功率均为0.26kW。       
2)用磁控溅射法在步骤1)制得的硅基薄膜层上依次溅射50nm厚的ZnO层、150nm厚的Ag层、30nm厚的Ti层形成背电极层;
3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三P型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。
该实施例的I-V曲线及功率曲线参见图4。
实施例4:
1) 以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板1,采用13.56MHZ的等离子体化学气相沉积依次沉积10nm的顶电池非晶硅P型层,10nm的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅P2层,10nm的底电池非晶硅P3层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;
其中,沉积顶电池微晶硅N型层5时,磷烷的流量为200sccm,氢气的流量为10slm,硅烷的流量为400sccm;微晶N型层的沉积压强为220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为200sccm,沉积底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为500sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为600sccm;底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8的沉积压强均为100Pa,沉积功率均为0.26kW。
2)用磁控溅射法在步骤1)制得的硅基薄膜层上依次溅射50nm厚的ZnO层、150nm厚的Ag层、30nm厚的Ti层形成背电极层;
3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三P型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。
该实施例的I-V曲线及功率曲线参见图5。
实施例5:
1) 以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板1,采用13.56MHZ的等离子体化学气相沉积依次沉积10nm的顶电池非晶硅P型层,10nm的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅P2层,10nm的底电池非晶硅P3层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;
其中,沉积顶电池微晶硅N型层5时,磷烷的流量为200sccm,氢气的流量为10slm,硅烷的流量为400sccm;微晶N型层的沉积压强为220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为200sccm,沉积底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为500sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为700sccm;底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8的沉积压强均为100Pa,沉积功率均为0.26kW。              
2)用磁控溅射法在步骤1)制得的硅基薄膜层上依次溅射50nm厚的ZnO层、150nm厚的Ag层、30nm厚的Ti层形成背电极层;
3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三P型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。
该实施例的I-V曲线及功率曲线参见图6。
实施例6:
1) 以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板1,采用13.56MHZ的等离子体化学气相沉积依次沉积10nm的顶电池非晶硅P型层,10nm的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅P2层,10nm的底电池非晶硅P3层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;
其中,沉积顶电池微晶硅N型层5时,磷烷的流量为200sccm,氢气的流量为10slm,硅烷的流量为400sccm;微晶N型层的沉积压强为220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为300sccm,沉积底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为500sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为700sccm;底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8的沉积压强均为100Pa,沉积功率均为0.26kW。               
2)用磁控溅射法在步骤1)制得的硅基薄膜层上依次溅射50nm厚的ZnO层、150nm厚的Ag层、30nm厚的Ti层形成背电极层;
3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的PVB与背板复合层,得到底电池具有三P型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。
该实施例的I-V曲线及功率曲线参见图7。
实施例7:
1) 以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板1,采用13.56MHZ的等离子体化学气相沉积依次沉积10nm的顶电池非晶硅P型层,10nm的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅P2层,10nm的底电池非晶硅P3层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;
其中,沉积顶电池微晶硅N型层5时,磷烷的流量为200sccm,氢气的流量为10slm,硅烷的流量为400sccm;微晶N型层的沉积压强为220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为300sccm,沉积底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为600sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为800sccm;底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8的沉积压强均为100Pa,沉积功率均为0.26kW。               
2)用磁控溅射法在步骤1)制得的硅基薄膜层上依次溅射50nm厚的ZnO层、150nm厚的Ag层、30nm厚的Ti层形成背电极层;
3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的PVB与背板复合层,得到底电池具有三P型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。
该实施例的I-V曲线及功率曲线参见图8。
实施例8:
1) 以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板1,采用13.56MHZ的等离子体化学气相沉积依次沉积10nm的顶电池非晶硅P型层,10nm的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅P2层,10nm的底电池非晶硅P3层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;
其中,沉积顶电池微晶硅N型层5时,磷烷的流量为200sccm,氢气的流量为10slm,硅烷的流量为400sccm;微晶N型层的沉积压强为220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为300sccm,沉积底电池非晶硅P2层7时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为600sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为900sccm;底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8的沉积压强均为100Pa,沉积功率均为0.26kW。              
2)用磁控溅射法在步骤1)制得的硅基薄膜层上依次溅射50nm厚的ZnO层、150nm厚的Ag层、30nm厚的Ti层形成背电极层;
3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的PVB与背板复合层,得到底电池具有三P型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。
该实施例的I-V曲线及功率曲线参见图9。

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410824368.X(22)申请日 2014.12.26H01L 31/20(2006.01)H01L 31/0352(2006.01)H01L 31/0288(2006.01)(71)申请人 杭州天裕光能科技有限公司地址 310018 浙江省杭州市经济技术开发区12 号大街出口加工区(72)发明人 李媛 吴兴坤 周丽萍 刘金智(74)专利代理机构 浙江翔隆专利事务所 ( 普通合伙 ) 33206代理人 胡龙祥(54) 发明名称一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法(57) 摘要本发明公开了一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压。

2、的方法,属于太阳能电池技术领域。本发明将现有非晶硅叠层电池中底电池 P 型层结构改变为包括底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层的三P型层结构,该三层结构均为掺杂硼和碳的非晶硅材料层,且电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层的碳掺杂量依次增加。改善了底电池与顶电池的界面接触,增强了内建电场,使得非晶硅叠层电池的开路电压大大增加,同时提高了非晶硅叠层电池的光电转换效率。相对于现有的非晶硅叠层太阳能电池,采用本发明的方法,使非晶硅叠层太阳能电池的开路电压最高提高了 10.5V。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要。

3、求书2页 说明书8页 附图9页(10)申请公布号 CN 104485395 A(43)申请公布日 2015.04.01CN 104485395 A1/2 页21.一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :在透明导电玻璃基板(1) 上依次沉积顶电池非晶硅 P 型层 (2)、顶电池非晶硅缓冲层 (3)、顶电池非晶硅本征层(4)、顶电池微晶硅 N 型层 (5)、底电池非晶硅 P1 层 (6)、底电池非晶硅 P2 层 (7)、底电池非晶硅 P3 层 (8)、底电池非晶硅缓冲层 (9)、底电池非晶硅本征层 (10)、底电池非晶硅 N 型层(11)、背电极薄膜层 (12),最后在所述背电极薄。

4、膜层 (12) 的表面覆盖封装材料层 (13)。2.根据权利要求 1 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :所述的底电池非晶硅 P1 层 (6)、底电池非晶硅 P2 层 (7)、底电池非晶硅 P3 层 (8) 均为掺杂硼和碳的非晶硅 P 型层,且底电池非晶硅 P1 层 (6) 碳的掺杂量小于底电池非晶硅 P2 层 (7)碳的掺杂量,底电池非晶硅 P2 层 (7) 的碳掺杂量小于底电池非晶硅 P3 层 (8) 碳的掺杂量。3. 根据权利要求 1 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :所述的顶电池非晶硅 P 型层 (2)、顶电池非晶硅缓冲层 (3)、顶电池非。

5、晶硅本征层 (4)、顶电池微晶硅 N 型层 (5)、底电池非晶硅 P1 层 (6)、底电池非晶硅 P2 层 (7)、底电池非晶硅 P3 层(8)、底电池非晶硅缓冲层 (9)、底电池非晶硅本征层 (10)、底电池非晶硅 N 型层 (11) 采用PECVD 法依次沉积而成 ;所述的背电极薄膜层 (12) 采用磁控溅射法沉积而成 ;所述的封装材料层 (13) 使用层压机制作。4. 根据权利要求 1 或 3 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :沉积所述的底电池非晶硅 P1 层 (6)、底电池非晶硅 P2 层 (7)、底电池非晶硅 P3 层 (8)时的反应气体包括 SiH4、B2H。

6、6、C H4、H2。5. 根据权利要求 4 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :沉积所述底电池非晶硅P1层(6)时,SiH4的流量为 400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的 流 量 为 300-500sccm,CH4的 流 量 为 100-400sccm,沉 积 压 强 为80-100Pa,沉积功率为 0.2-0.3kW ;沉积所述底电池非晶硅P2层(7)时,SiH4的流量为 400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的 流 量 为 300-500sccm,CH4的 流 量 为 300-600sccm,沉 。

7、积 压 强 为80-100Pa,沉积功率为 0.2-0.3kW ;沉积所述底电池非晶硅P3层(8)时,SiH4的流量为 400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为 300-500sccm,CH4的流量为 500-1000sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为 0.2-0.3kW。6. 根据权利要求 4 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :沉积所述底电池非晶硅P1层(6)时:SiH4的流量为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sccm,CH4的 流 量 为 20。

8、0-280sccm,沉 积 压 强 为85-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW ;沉积所述底电池非晶硅P2层(7)时,SiH4的流量为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sccm,CH4的 流 量 为 500-600sccm,沉 积 压 强 为85-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW ;沉积所述底电池非晶硅P3层(8)时,SiH4的流量为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sccm,CH4的 流 量 为 800-900sccm ;沉 积 压 强。

9、 为85-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW。7. 根据权利要求 1 或 3 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征权 利 要 求 书CN 104485395 A2/2 页3是 :沉积所述顶电池微晶硅 N 型层(5)时,反应气体包括 SiH4、P H3、H2。8. 根据权利要求 7 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :沉积所述顶电池微晶硅N型层(5)时,SiH4的流量为200-800sccm, PH3的流量为50-500sccm,H2的流量为 0.5-50slm ;沉积压强为 210-250Pa,沉积功率为 0.8-1.5kW。9. 根据权利要求 。

10、1 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :所述透明导电玻璃基板(1)上沉积有厚度为 400-1100nm 的邻接所述顶电池非晶硅 P 型层 (2)的氧化锡或者氧化锌薄膜。10. 根据权利要求 1 所述的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :所述背电极薄膜层(12)为 ZnO-Ag-Ti 复合层,且 ZnO 层邻接所述的底电池非晶硅 N 型层(11),Ti 层邻接所述的封装材料层(13);所述封装材料层(13)为EVA-背板复合层或者PVB-背板复合层,所述的EVA层或者PVB层邻接所述的背电极层(12)。权 利 要 求 书CN 104485395 A1/8 页。

11、4一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法技术领域0001 本发明属于非晶硅薄膜太阳能电池领域,特别涉及到非晶硅薄膜叠层太阳能电池技术。背景技术0002 目前改善非晶硅叠层电池开路电压有以下两种方法 :1、顶电池 N 型层采用微晶硅N 型材料 ;2、顶电池 N 型层采用重掺型 N 型非晶硅材料。0003 顶电池N型层采用微晶N型层材料,降低了电池的串联电阻,可以很好的改善叠层太阳能电池内部NP反向结上电流的流通问题,使电池内部NP反向结形成良好的欧姆接触,同时也对降低固相相互扩散有利,有利于稳定性的提高,同时提高电池的 Voc 和 Isc。0004 顶电池 N 型层采用重掺型 N 型非晶硅材。

12、料,一方面磷掺杂量的增加可以降低电池的串联电阻,另一方面重掺型材料的缺陷相对较多,可以加速 NP 结上载流子的复合,降低在 NP 结上的电流与电压的损耗。0005 但是采用微晶 N 型材料或者重掺型 N 型非晶硅材料,对 Voc 的提高并不显著。发明内容0006 本发明的目的在于提供一种改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,从而提高非晶硅叠层太阳能电池的光电转换效率。0007 为实现上述目的,本发明的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,其特征是 :在透明导电玻璃基板上依次沉积顶电池非晶硅 P 型层、顶电池非晶硅缓冲层、顶电池非晶硅本征层、顶电池微晶硅 N 型层、底电池非晶硅 P1 层、底。

13、电池非晶硅 P2 层、底电池非晶硅P3 层、底电池非晶硅缓冲层、底电池非晶硅本征层、底电池非晶硅 N 型层、背电极薄膜层,最后在所述背电极薄膜层的表面覆盖封装材料层。0008 作为优选技术手段 :所述的底电池非晶硅 P1 层、底电池非晶硅 P2 层、底电池非晶硅 P3 层均为掺杂硼和碳的非晶硅 P 型层,且底电池非晶硅 P1 层碳的掺杂量小于底电池非晶硅 P2 层碳的掺杂量,底电池非晶硅 P2 层的碳掺杂量小于底电池非晶硅 P3 层碳的掺杂量。0009 作为优选技术手段 :所述的顶电池非晶硅 P 型层、顶电池非晶硅缓冲层、顶电池非晶硅本征层、顶电池微晶硅 N 型层、底电池非晶硅 P1 层、底电。

14、池非晶硅 P2 层、底电池非晶硅P3层、底电池非晶硅缓冲层、底电池非晶硅本征层、底电池非晶硅N型层 采用PECVD法依次沉积而成 ;所述的背电极薄膜层采用磁控溅射法沉积而成 ;所述的封装材料层使用层压机制作。0010 作为优选技术手段 :沉积所述的底电池非晶硅 P1 层、底电池非晶硅 P2 层、底电池非晶硅 P3 层时的反应气体包括 SiH4、B2H6、C H4、H2。0011 具体的 :沉积所述底电池非晶硅P1层时,SiH4的 流 量 为 400-1000sccm,H2的流量为说 明 书CN 104485395 A2/8 页5500-1800sccm,B2H6的 流 量 为 300-500s。

15、ccm,CH4的 流 量 为 100-400sccm,沉 积 压 强 为80-100Pa,沉积功率为 0.2-0.3kW ;沉积所述底电池非晶硅P2层时,SiH4的 流 量 为 400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的 流 量 为 300-500sccm,CH4的 流 量 为 300-600sccm,沉 积 压 强 为80-100Pa,沉积功率为 0.2-0.3kW ;沉积所述底电池非晶硅P3层时,SiH4的 流 量 为 400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为 300-500sccm,CH4的流量为 500-1000s。

16、ccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为 0.2-0.3kW。0012 尤其是 :沉积所述底电池非晶硅P1层时:SiH4的 流 量 为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sccm,CH4的 流 量 为 200-280sccm,沉 积 压 强 为85-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW ;沉积所述底电池非晶硅P2层时,SiH4的 流 量 为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sccm,CH4的 流 量 为 500-600sccm,沉 积 压 强 为8。

17、5-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW ;沉积所述底电池非晶硅P3层时,SiH4的 流 量 为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sccm,CH4的 流 量 为 800-900sccm ;沉 积 压 强 为85-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW。0013 作为优选技术手段 :沉积所述顶电池微晶硅 N 型层时,反应气体包括 SiH4、P H3、H2。具体的,沉积所述顶电池微晶硅 N 型层时,SiH4的流量为 200-800sccm, PH3的流量为50-500sccm,H2的流量为 0.5-50slm ;沉积。

18、压强为 210-250Pa,沉积功率为 0.8-1.5kW。0014 作为优选技术手段 :所述透明导电玻璃基板上沉积有厚度为 400-1100nm 的邻接所述顶电池非晶硅 P 型层的氧化锡或者氧化锌薄膜。0015 作为优选技术手段 :所述背电极薄膜层为ZnO-Ag-Ti复合层,且ZnO层邻接所述的底电池非晶硅 N 型层,Ti 层邻接所述的封装材料层 ;所述封装材料层为 EVA- 背板复合层或者 PVB- 背板复合层,所述的 EVA 层或者 PVB 层邻接所述的背电极层。0016 本发明的有益效果是 :本发明通过将非晶硅叠层太阳能电池底电池 P 型层设为底电池非晶硅 P1 层、底电池非晶硅 P2。

19、 层、底电池非晶硅 P3 层三层结构,且邻接顶电池微晶 N型层的底电池非晶硅 P1 层碳的掺杂量小于底电池非晶硅 P2 层碳的掺杂量,底电池非晶硅P2 层的碳掺杂量小于底电池非晶硅 P3 层碳的掺杂量。0017 首先,通过降低底电池非晶硅 P1 层碳掺杂量降低了叠层电池的串联电阻,改善了顶电池 N 型层与底电池 P 型层的界面接触 ;其次,通过增大底电池中底电池非晶硅 P3 层的碳掺杂量,增强底电池的内建电场,达到提高底电池开路电压的目的 ;最后,通过阶梯型的势垒的形式,不同碳掺杂量的底电池非晶硅 P1 层、底电池非晶硅 P2 层、底电池非晶硅 P3 层的禁带宽度及缺陷态密度均不同,这使得载流。

20、子的迁移速率大大增强,从而加速了 NP 结载流子的复合,很大程度上降低了 NP 结上电流与电压损失,提高了其热稳定性能。附图说明0018 图 1 是本发明方法制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的的截面结构示意图 ;说 明 书CN 104485395 A3/8 页6图中标号说明 :1- 透明导电玻璃基板、2- 顶电池非晶硅 P 型层、3- 顶电池非晶硅缓冲层,4-顶电池非晶硅本征层,5-顶电池微晶硅N型层,6-底电池非晶硅P1层,7-底电池非晶硅 P2 层,8- 底电池非晶硅 P3 层,9- 底电池非晶硅缓冲层,10- 底电池非晶硅本征层,11- 底电池非晶 N 型层,12- 背电极薄膜层,13- 。

21、封装材料层 ;图 2 是实施例 1(现有方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的 Voc 为 195.6V,Pmax为 94.6W 的 I-V 曲线及功率曲线图。0019 图3是实施例2(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为204.5V,Pmax 为 104.5W 的 I-V 曲线及功率曲线图。0020 图4是实施例3(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为203.4V,Pmax 为 106.1W 的 I-V 曲线及功率曲线图。0021 图5是实施例4(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为204.3V,Pmax 为 109.6W 的 I-V 曲线及功。

22、率曲线图。0022 图6是实施例5(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为206.1V,Pmax 为 107.8W 的 I-V 曲线及功率曲线图。0023 图7是实施例6(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为204.6V,Pmax 为 105.9W 的 I-V 曲线及功率曲线图。0024 图8是实施例7(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为205.1V,Pmax 为 109.8W 的 I-V 曲线及功率曲线图。0025 图9是实施例8(本发明方法)制得的非晶硅薄膜叠层太阳能电池的Voc为203.3V,Pmax 为 105.8W 的 I-V 曲线及功。

23、率曲线图。0026 图 2-9 中,有“+”标识的曲线为 I-V 曲线,另一曲线为功率曲线。具体实施方式0027 以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。0028 本发明的改善非晶硅叠层太阳能电池开路电压的方法,将非晶硅叠层太阳能电池底电池 P 型层设为三 P 型层结构,如图 1 所示,是在透明导电玻璃基板 1 上采用 PECVD 法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 的英文简写,意为“等离子体增强化学气相沉积法”) 依次沉积顶电池非晶硅 P 型层 2、顶电池非晶硅缓冲层 3、顶电池非晶硅本征层4、顶电池微晶硅 N 型层 5、底电池非晶硅 P1。

24、 层 6、底电池非晶硅 P2 层 7、底电池非晶硅 P3 层8、底电池非晶硅缓冲层 9、底电池非晶硅本征层 10、底电池非晶硅 N 型层 11,采用磁控溅射法在底电池非晶硅 N 型层 11 上沉积背电极薄膜层 12,最后使用层压机制作封装材料层 13。由此形成本发明的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池。0029 底电池非晶硅 P1 层 6、底电池非晶硅 P2 层 7、底电池非晶硅 P3 层 8 均为掺杂硼和碳的非晶硅 P 型层,且底电池非晶硅 P1 层 6 碳的掺杂量小于底电池非晶硅 P2 层 7 碳的掺杂量,底电池非晶硅 P2 层 7 的碳掺杂量小于底电池非晶硅 P3 层 8 碳的掺杂量。0。

25、030 沉积底电池非晶硅 P1 层 6、底电池非晶硅 P2 层 7、底电池非晶硅 P3 层 8 时的反应气体包括 SiH4、B2H6、C H4、H2。0031 具体的 :沉积底电池非晶硅P1层6时,SiH4的流量为400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,说 明 书CN 104485395 A4/8 页7B2H6的流量为 300-500sccm,CH4的流量为 100-400sccm,沉积压强为 80-100Pa,沉积功率为0.2-0.3kW ;沉积所述底电池非晶硅P2层7时,SiH4的 流 量 为 400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6。

26、的 流 量 为 300-500sccm,CH4的 流 量 为 300-600sccm,沉 积 压 强 为80-100Pa,沉积功率为 0.2-0.3kW ;沉积所述底电池非晶硅P3层8时,SiH4的 流 量 为 400-1000sccm,H2的流量为500-1800sccm,B2H6的流量为 300-500sccm,CH4的流量为 500-1000sccm,沉积压强为80-100Pa,沉积功率为 0.2-0.3kW。0032 尤其是 :沉积所述底电池非晶硅P1层6时:SiH4的 流 量 为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sc。

27、cm,CH4的 流 量 为 200-280sccm,沉 积 压 强 为85-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW ;沉积所述底电池非晶硅P2层7时,SiH4的 流 量 为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sccm,CH4的 流 量 为 500-600sccm,沉 积 压 强 为85-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW ;沉积所述底电池非晶硅P3层8时,SiH4的 流 量 为 500-800sccm,H2的流量为700-1100sccm,B2H6的 流 量 为 350-450sccm,CH4的 流 量 为 80。

28、0-900sccm ;沉 积 压 强 为85-95Pa,沉积功率为 0.25-0.28kW。0033 沉积顶电池微晶硅 N 型层 5 时,反应气体包括 SiH4、P H3、H2。0034 具体的 :沉积顶电池微晶硅 N 型层 5 时,SiH4的流量为 200-800sccm, PH3的流量为 50-500sccm,H2的流量为 0.5-50slm ;沉积压强为 210-250Pa,沉积功率为 0.8-1.5kW。0035 透明导电玻璃基板 1 上沉积有厚度为 400-1100nm 的邻接顶电池非晶硅 P 型层 2的氧化锡或者氧化锌薄膜。0036 背电极薄膜层 12 为 ZnO-Ag-Ti 复合。

29、层,且 ZnO 层邻接底电池非晶硅 N 型层 11,Ti层邻接封装材料层 13 ;封装材料层 13 为 EVA- 背板复合层或者 PVB- 背板复合层,EVA 层或者 PVB 层邻接背电极层 12。0037 具体的 : 透明导电玻璃基板 1 上的氧化锡或者氧化锌薄膜厚度为 400-1100nm ;顶电池非晶硅 P 型层 2 的厚度为 5-70nm ;顶电池非晶硅缓冲层 3 的厚度为 5-50nm ;顶电池非晶硅本征层 4 的厚度为 40-200nm ;顶电池 N 型微晶硅材料层 5 的厚度为 5-80nm ;底电池非晶硅 P1 层 6 的厚度为 1-50nm,底电池非晶硅 P2 层 7 的厚度。

30、为 5-50nm,底电池非晶硅 P3 层8 的厚度为 5-50nm ;底电池非晶硅缓冲层 9 的厚度为 5-50nm ;底电池非晶硅本征层 10 的厚度为 100-500nm ;底电池非晶 N 型层 11 的厚度为 5-50nm。0038 实施例 1(对比实施例):1) 以氧化锡薄膜厚度为 700nm 的透明导电玻璃 (F-SnO2) 为基板,采用 13.56MHz 的等离子体化学气相沉积依次沉积 10nm 的顶电池非晶硅 P 型层,10nm 的顶电池非晶硅缓冲层,50nm 的顶电池非晶硅 I 层,10nm 的顶电池微晶硅 N 型层,3nm 的底电池非晶硅 P1 层,10nm的底电池非晶硅P2。

31、层,10nm的非晶硅缓冲层,150nm的底电池非晶硅I层,10nm的底电池非晶硅N型层;其中,沉积顶电池微晶硅 N 型层时,磷烷的流量为 200sccm,氢气的流量为 10slm,硅烷说 明 书CN 104485395 A5/8 页8的流量为 400sccm ;微晶 N 型层的沉积压强为 220Pa,沉积功率为 1.3kW。沉积底电池非晶硅 P1 层时 :SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 400sccm,沉积底电池非晶硅 P2 层时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量。

32、为 400sccm,CH4的流量为 600sccm ;底电池 P 型层的沉积压强为 100Pa,沉积功率为 0.26kW。2) 用磁控溅射法在步骤 1) 制得的硅基薄膜层上依次溅射 50nm 厚的 ZnO 层、150nm 厚的 Ag 层、30nm 厚的 Ti 层形成背电极层 ;3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三 P 型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。0039 该实施例的 I-V 曲线及功率曲线参见图 2。0040 实施例 2:1)以氧化锡薄膜厚度为700nm的透明导电玻璃(F-SnO2)为基板1,采用13.56MHZ的等离子体化学气相沉积依。

33、次沉积 10nm 的顶电池非晶硅 P 型层,10nm 的顶电池非晶硅缓冲层,50nm 的顶电池非晶硅 I 层,10nm 的顶电池微晶硅 N 型层,3nm 的底电池非晶硅 P1 层,3nm 的底电池非晶硅 P2 层,10nm 的底电池非晶硅 P3 层,10nm 的非晶硅缓冲层,150nm 的底电池非晶硅 I 层,10nm 的底电池非晶硅 N 型层 ;其中,沉积顶电池微晶硅 N 型层 5 时,PH3( 磷烷 ) 的流量为 200sccm,H2(氢气)的流量为 10slm,SiH4( 硅烷 ) 的流量为 400sccm ;微晶 N 型层的沉积压强为 220Pa,沉积功率为1.3kW。沉积底电池非晶硅。

34、 P1 层 6 时 :SiH4( 硅烷 ) 的流量为 600sccm,H2( 氢气 ) 的流量为1200sccm,B2H6(硼烷)的流量为400sccm,CH4(甲烷)的流量为200sccm,沉积底电池非晶硅P2 层 7 时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为300sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 500sccm ;底电池非晶硅 P1 层 6、底电池非晶硅 P2 层7、底电池非晶硅 P3 层 8 的沉。

35、积压强均为 100Pa,沉积功率均为 0.26kW。2) 用磁控溅射法在步骤 1) 制得的硅基薄膜层上依次溅射 50nm 厚的 ZnO 层、150nm 厚的 Ag 层、30nm 厚的 Ti 层形成背电极层 ;3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三 P 型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。0041 该实施例的 I-V 曲线及功率曲线参见图 3。0042 实施例 3:1) 以氧化锡薄膜厚度为 700nm 的透明导电玻璃 (F-SnO2) 为基板 1,采用 13.56MHZ 的等离子体化学气相沉积依次沉积 10nm 的顶电池非晶硅 P 型层,10nm 。

36、的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅 P2 层,10nm 的底电池非晶硅 P3 层,10nm 的非晶硅缓冲层,150nm 的底电池非晶硅 I 层,10nm 的底电池非晶硅 N 型层 ;其中,沉积顶电池微晶硅 N 型层 5 时,磷烷的流量为 200sccm,氢气的流量为 10slm,硅烷的流量为 400sccm ;微晶 N 型层的沉积压强为 220Pa,沉积功率为 1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,C。

37、H4的流量为 200sccm,沉积底电池非晶硅 P2 层 7 时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为说 明 书CN 104485395 A6/8 页91200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为400sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 600sccm ;底电池非晶硅 P1 层 6、底电池非晶硅 P2 层 7、底电池非晶硅 P3 层 8 的沉积压强均为 100Pa,沉积功率均为 0.26kW。2) 用磁控溅射法在步骤 1) 制得的硅基薄膜层上依次溅。

38、射 50nm 厚的 ZnO 层、150nm 厚的 Ag 层、30nm 厚的 Ti 层形成背电极层 ;3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三 P 型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。0043 该实施例的 I-V 曲线及功率曲线参见图 4。0044 实施例 4:1) 以氧化锡薄膜厚度为 700nm 的透明导电玻璃 (F-SnO2) 为基板 1,采用 13.56MHZ 的等离子体化学气相沉积依次沉积 10nm 的顶电池非晶硅 P 型层,10nm 的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,。

39、3nm的底电池非晶硅 P2 层,10nm 的底电池非晶硅 P3 层,10nm 的非晶硅缓冲层,150nm 的底电池非晶硅 I 层,10nm 的底电池非晶硅 N 型层 ;其中,沉积顶电池微晶硅 N 型层 5 时,磷烷的流量为 200sccm,氢气的流量为 10slm,硅烷的流量为 400sccm ;微晶 N 型层的沉积压强为 220Pa,沉积功率为 1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 200sccm,沉积底电池非晶硅 P2 层 7 时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流。

40、量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为500sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 600sccm ;底电池非晶硅 P1 层 6、底电池非晶硅 P2 层 7、底电池非晶硅 P3 层 8 的沉积压强均为 100Pa,沉积功率均为 0.26kW。2) 用磁控溅射法在步骤 1) 制得的硅基薄膜层上依次溅射 50nm 厚的 ZnO 层、150nm 厚的 Ag 层、30nm 厚的 Ti 层形成背电极层 ;3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EV。

41、A与背板复合层,得到底电池具有三 P 型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。0045 该实施例的 I-V 曲线及功率曲线参见图 5。0046 实施例 5:1) 以氧化锡薄膜厚度为 700nm 的透明导电玻璃 (F-SnO2) 为基板 1,采用 13.56MHZ 的等离子体化学气相沉积依次沉积 10nm 的顶电池非晶硅 P 型层,10nm 的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅 P2 层,10nm 的底电池非晶硅 P3 层,10nm 的非晶硅缓冲层,150nm 的底电池非晶硅 I 层,10nm 的底电池非晶硅 N。

42、 型层 ;其中,沉积顶电池微晶硅 N 型层 5 时,磷烷的流量为 200sccm,氢气的流量为 10slm,硅烷的流量为 400sccm ;微晶 N 型层的沉积压强为 220Pa,沉积功率为 1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 200sccm,沉积底电池非晶硅 P2 层 7 时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为500sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4说 明 书CN 104485395 A。

43、7/8 页10的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 700sccm ;底电池非晶硅 P1 层 6、底电池非晶硅 P2 层 7、底电池非晶硅 P3 层 8 的沉积压强均为 100Pa,沉积功率均为 0.26kW。2) 用磁控溅射法在步骤 1) 制得的硅基薄膜层上依次溅射 50nm 厚的 ZnO 层、150nm 厚的 Ag 层、30nm 厚的 Ti 层形成背电极层 ;3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的EVA与背板复合层,得到底电池具有三 P 型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。0047 该实施例的 I-V 曲线及。

44、功率曲线参见图 6。0048 实施例 6:1) 以氧化锡薄膜厚度为 700nm 的透明导电玻璃 (F-SnO2) 为基板 1,采用 13.56MHZ 的等离子体化学气相沉积依次沉积 10nm 的顶电池非晶硅 P 型层,10nm 的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅 P2 层,10nm 的底电池非晶硅 P3 层,10nm 的非晶硅缓冲层,150nm 的底电池非晶硅 I 层,10nm 的底电池非晶硅 N 型层 ;其中,沉积顶电池微晶硅 N 型层 5 时,磷烷的流量为 200sccm,氢气的流量为 10slm。

45、,硅烷的流量为 400sccm ;微晶 N 型层的沉积压强为 220Pa,沉积功率为 1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 300sccm,沉积底电池非晶硅 P2 层 7 时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为500sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 700sccm ;底电池非晶硅 P1。

46、 层 6、底电池非晶硅 P2 层 7、底电池非晶硅 P3 层 8 的沉积压强均为 100Pa,沉积功率均为 0.26kW。2) 用磁控溅射法在步骤 1) 制得的硅基薄膜层上依次溅射 50nm 厚的 ZnO 层、150nm 厚的 Ag 层、30nm 厚的 Ti 层形成背电极层 ;3)在步骤2)制得的背电极层上依次层压作为封装材料层的PVB与背板复合层,得到底电池具有三 P 型层结构的非晶硅叠层太阳能电池。0049 该实施例的 I-V 曲线及功率曲线参见图 7。0050 实施例 7:1) 以氧化锡薄膜厚度为 700nm 的透明导电玻璃 (F-SnO2) 为基板 1,采用 13.56MHZ 的等离子。

47、体化学气相沉积依次沉积 10nm 的顶电池非晶硅 P 型层,10nm 的顶电池非晶硅缓冲层,50nm的顶电池非晶硅I层,10nm的顶电池微晶硅N型层,3nm的底电池非晶硅P1层,3nm的底电池非晶硅 P2 层,10nm 的底电池非晶硅 P3 层,10nm 的非晶硅缓冲层,150nm 的底电池非晶硅 I 层,10nm 的底电池非晶硅 N 型层 ;其中,沉积顶电池微晶硅 N 型层 5 时,磷烷的流量为 200sccm,氢气的流量为 10slm,硅烷的流量为 400sccm ;微晶 N 型层的沉积压强为 220Pa,沉积功率为 1.3kW。沉积底电池非晶硅P1层6时:SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 300sccm,沉积底电池非晶硅 P2 层 7 时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为1200sccm,B2H6的流量为400sccm,CH4的流量为600sccm,沉积底电池非晶硅P3层8时,SiH4的流量为 600sccm,H2的流量为 1200sccm,B2H6的流量为 400sccm,CH4的流量为 800sccm ;说 明 书CN 104485395 A。

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