N玻璃結構薄膜太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于一種玻璃襯底太陽能電池制造技術領域，特別涉及一種本征層可調帶隙且具有量子阱結構的玻璃基片薄膜太陽能電池。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的太陽能電池晶體硅太陽能電池的制備材料分為:單晶硅(sc-Si)和多晶硅(mc-Si)。在標準的太陽能電池工藝中，通常將硼加到直拉工藝的熔料中，從而生產(chǎn)出P型硅片，然后摻入η型雜質，以形成ρ-η結。單晶硅是規(guī)則的晶體結構，它的每個原子都理想地排列在預先注定的位置，因此，單晶硅的理論和技術才能被迅速地應用于晶體材料，表現(xiàn)出可預測和均勻的行為特性。作為最早用來制備太陽能電池的材料，單晶硅太陽能電池的制備技術最為成熟，轉換效率較高，一直是市場的主角。但是由于單晶硅材料的制造過程必須極其細致而緩慢，所以是最為昂貴的一種硅材料。因此價格更為低廉的多晶硅正快速廣泛地被用來制造太陽能電池，盡管質量上稍遜于單晶。
[0003]多晶硅的制造工藝不像單晶硅那么嚴格，因此降低了材料制備成本，成為目前競相開發(fā)的熱點。但是晶粒間界的存在產(chǎn)生較多的缺陷，阻礙了載流子迀移，而且在禁帶中產(chǎn)生了額外的能級，對電子和空穴形成了有效復合點及P-N結短路，電池性能因而降低。為了防止嚴重的晶界層復合損失，多晶硅材料的晶粒尺寸必須要求在幾個毫米大小，使單獨的晶粒從電池的正面延伸到背面，減小載流子迀移的阻力。這類多晶硅材料已經(jīng)廣泛應用于商業(yè)電池的制造。降低材料的生產(chǎn)成本是縮減晶體硅光伏產(chǎn)品成本的關鍵，目前晶體硅太陽能電池的主要發(fā)展方向為:高效率、低成本及薄片化。
[0004]薄膜型太陽能電池由于使用材料較少，就每一模塊的成本而言比起堆積型太陽能電池有著明顯的減少，制造程序上所需的能量也較堆積型太陽能電池來的小，它同時也擁有整合型式的連接模塊，如此一來便可省下了獨立模塊所需在固定和內部連接的成本。未來薄膜型太陽能電池將可能會取代現(xiàn)今一般常用硅太陽能電池，而成為市場主流。
[0005]薄膜太陽能電池具有輕質、高效、高比功率、耗材少等一系列優(yōu)點，可同時作為能源部件和結構部件使用。在薄膜太陽能電池制備中，光電轉換材料被沉積在不同的基底上，如玻璃、不銹鋼箔或聚合物等。因此，太陽能電池要求光電轉換材料具有強烈的光吸收，低溫結晶、低溫器件制作和穩(wěn)定的材料特性等，是關系電池轉換效率的重要組成部分，因此一直是太陽能電池開發(fā)研究的重點。
[0006]但是傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池材料都采用Si作為其PIN層，其帶隙固定，不可調節(jié)?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0007]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種具有穩(wěn)定好，耐腐蝕且具有隧穿勢皇以及低的光損系數(shù)，提高了電池的轉化效率的一種InxGa1 ΧΝ玻璃結構薄膜太陽能電池。
[0008]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種InxGa1 ΧΝ玻璃結構薄膜太陽能電池，從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導電薄膜、N型InGaN薄膜、可調帶隙的量子講InxGa1 ΧΝ本征層、P型InGaN薄膜、第二透明導電薄膜、絕緣保護層、普通玻璃襯底，其中可調帶隙的量子講InxGa1 XN本征層中x的取值為O?I范圍。
[0009]進一步地，所述第一透明導電薄膜采用ITO透明導電薄膜。
[0010]進一步地，所述第二透明導電薄膜采用GZO透明導電薄膜。
[0011]進一步地，所述絕緣保護層為BCN絕緣保護層。
[0012]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有益效果在于:本新型結構的太陽能電池的模型。改變傳統(tǒng)Si太陽能電池材料和結構，引入具有帶隙可調的InxGa1 xN量子阱本征晶體薄膜作為太陽能電池材料，InxGalxN具有穩(wěn)定好，耐腐蝕且具有隧穿勢皇以及低的光損系數(shù)，提高了電池的轉化效率。其次采用了 GZO透明薄膜作為透明導電電極，增加了薄膜太陽能電池的透光率同時提高了透明電極的耐腐蝕性能，使得薄膜太陽能電池的光電轉換效率得到了很大的提高。采用BCN作為絕緣保護層，進一步增強了薄膜太陽能電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型實施例提供的產(chǎn)品結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0015]參見圖1，一種InxGa1 XN玻璃結構薄膜太陽能電池，從上到下依次包括金屬Ag電極1、第一透明導電薄膜2、N型InGaN薄膜3、可調帶隙的量子阱InxGa1 XN本征層4、P型InGaN薄膜5、第二透明導電薄膜6、絕緣保護層7、普通玻璃襯底8，其中可調帶隙的量子阱InxGa1 -本征層中X的取值為O?I范圍。第一透明導電薄膜采用ITO透明導電薄膜。第二透明導電薄膜采用GZO透明導電薄膜。絕緣保護層為BCN絕緣保護層。普通玻璃襯底為康寧玻璃襯底。
[0016]制備過程為:
[0017]I)普通玻璃襯底基片先用用離子水超聲波清洗5分鐘后，用氮氣吹干送入磁控濺射反應室，在8.0X10 4Pa真空的條件下，沉積制備BCN絕緣層。其工藝參數(shù)條件是:氮氣和甲烷作為混合氣體反應源，其氮氣甲烷流量比2:1，反應濺射硼靶材的純度為99.99%，襯底溫度為100°C?200°C，沉積時間為30分鐘至I個小時。
[0018]2)制備GZO基透明導電薄膜；其工藝參數(shù)條件是:采用電子回旋共振等離子增強有機物化學氣相沉積系統(tǒng)(ECR-PEM0CVD)，向反應室中通入氬氣(Ar)攜帶的三甲基鎵(TMGa)和二乙基鋅(DEZn)以及氧氣(O2)，其流量比為1:2:80，沉積溫度為200°C?400°C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa?1.2Pa，沉積時間為10分鐘?20分鐘。
[0019]4)制備帶隙可調的PIN層InxGal-xN量子阱晶體薄膜；其工藝參數(shù)條件是:向反應室中通入比稀釋的三甲基鎵(TMGa)和三甲基銦(TMIn)，其TMGa和TMIn流量比為2:1，氮氣(N2)流量為80sccm到120sccm，沉積溫度為200°C?300°C，微波功率為650W，沉積氣壓為0.9Pa?1.4Pa，沉積時間為40?60分鐘。
[0020]5)制備ITO基透明導電薄膜；其工藝參數(shù)條件是:氧氣氣作為氣體反應源，其氧氣流量為10?20SCCm，反應濺射銦金屬靶材的純度為99.99%,襯底溫度為50°C?150°C，沉積時間為3?10分鐘。
[0021]6)制備金屬Ag電極，采用磁控濺射制備，其工藝參數(shù)條件是:氬氣作為氣體反應源，其氬氣流量為10?20SCCm，反應濺射銀金屬靶材的純度為99.99%,襯底溫度為50°C?150 °C，沉積時間為3?10分鐘。
[0022]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種InxGa1 XN玻璃結構薄膜太陽能電池，其特征在于，從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導電薄膜、N型InGaN薄膜、可調帶隙的量子阱InxGa1 -本征層、P型InGaN薄膜、第二透明導電薄膜、絕緣保護層、普通玻璃襯底，其中可調帶隙的量子阱InxGa1 XN本征層中X的取值為O?I范圍。2.如權利要求1所述的InxGa1XN玻璃結構薄膜太陽能電池，其特征在于，所述第一透明導電薄膜采用ITO透明導電薄膜。3.如權利要求1所述的InxGa1XN玻璃結構薄膜太陽能電池，其特征在于，所述第二透明導電薄膜采用GZO透明導電薄膜。4.如權利要求1所述的InxGai XN玻璃結構薄膜太陽能電池，其特征在于，所述絕緣保護層為BCN絕緣保護層。
【專利摘要】本實用新型屬于一種玻璃襯底太陽能電池制造技術領域，特別涉及一種本征層可調帶隙且具有量子阱結構的InXGa1-XN玻璃基片薄膜太陽能電池，從上到下依次包括金屬Ag電極、第一透明導電薄膜、N型InGaN薄膜、可調帶隙的量子阱InxGa1-xN本征層、P型InGaN薄膜、第二透明導電薄膜、絕緣保護層、普通玻璃襯底，其中可調帶隙的量子阱InxGa1-xN本征層中x的取值為0～1范圍。本新型結構的太陽能電池的模型。改變傳統(tǒng)Si太陽能電池材料和結構，引入具有帶隙可調的InxGa1-xN量子阱本征晶體薄膜作為太陽能電池材料，InxGa1-xN具有穩(wěn)定好，耐腐蝕且具有隧穿勢壘以及低的光損系數(shù)，提高了電池的轉化效率。
【IPC分類】H01L31/0304, H01L31/0352, H01L31/075, H01L31/0216, H01L31/18, H01L31/0224
【公開號】CN204857758
【申請?zhí)枴緾N201520586383
【發(fā)明人】陳志強, 馬明一, 黃超, 黃力, 李嵩, 殷紹睿
【申請人】遼寧恒華航海電力設備工程有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月5日