提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法

摘要

提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法，解决了p-i-n光伏层中P层和I层之间由于硼污染造成的电流、电压损失、从而降低P型层和I型层界面性能的技术问题，采用的技术方案是，以上方法是在制备非晶硅太阳能电池光伏吸收层的工艺中实现的，所说的工艺包括在透明导电基板上依次制备P型薄膜层、I型窗口层、N型薄膜层，其关键在于，增加了制备P型薄膜层与I型窗口层之间的双层缓冲膜的工序。本发明在通过在P型层和I型窗口层之间增设双层缓冲膜，阻挡了P型层掺杂的三价硼元素对本征型I层的污染，解决了P型层和I型窗口层之间电量流失严重的问题，从而提高了非晶硅太阳电池转化效率，降低光致衰退效应，节约能源。

权利要求

1.提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法，以上方法是在制备非晶硅太阳能电池光伏吸收层的工艺中实现的，工艺包括在透明导电基板上依次制备P型薄膜层、I型窗口层、N型薄膜层的步骤，其特征在于：制备光伏吸收层的工艺时、在透明导电基板上制备完成P型薄膜层步骤之后，增加了制备P型薄膜层与I型窗口层之间的双层缓冲膜的工序，以上工序的具体步骤包括：A、在化学气相沉积腔室内，在透明导电基板上制备P型薄膜层后，控制基板温度为-5

180～220℃、沉积腔室内的真空度高于1×10 Pa；

B、在室温条件下，在混气室中将CH4、SiH4、H2按如下体积百分比混合后充入沉积腔室内：H2含量为91～93％、SiH4含量5～7％、CH4含量为2～3％；

C、控制沉积腔室内沉积压力为50～130pa、沉积温度为180～220℃、射频功率密度为

2 2

0.02W/cm ～0.07W/cm ；

D、在以上沉积氛围中沉积30～60s后，在P型薄膜上沉积出第一层缓冲膜；

E、在室温条件下，在混气室中将CH4、SiH4、H2按如下体积百分比混合后充入沉积腔室内：H2含量为89～91％、SiH4含量7～9％、CH4含量为1～2％；

F、保持沉积氛围不变、沉积30～60s后，在第一缓冲层上沉积出第二层缓冲膜； G、双层缓冲膜形成后按照非晶硅太阳能电池光伏吸收层制作的常规工艺继续完成后道工序。

2.根据权利要求1所述的提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法，其特征在于：所述的步骤D中，第一层缓冲膜的厚度为

3.根据权利要求1所述的提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法，其特征在于：所述的步骤F中，第二层缓冲膜的厚度为

4.根据权利要求1所述的提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法，其特征在于：在进行步骤A前，在透明导电基板上沉积的P型薄膜层的工艺参数为：控制沉-5积腔室内的真空度高于1×10 Pa、沉积温度为180℃～200℃、沉积压力为100～150pa、功2

率密度为0.2～0.4W/cm，通入B(CH4)3、SiH4、CH4、H2气体，氢稀释比R为20～33，所述R＝H2/SiH4，硅烷与甲烷流量比为10∶1～1.5。

说明书

提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法，属于太阳能电池制备领域，特别是一种通过在P型层和I型层之间增设双层缓冲膜的方式，提高P型层和I型层之间的界面性能。

背景技术

[0002] 世界新能源的需求使太阳电池技术得到了迅猛的发展。目前市场成熟主流的技术以单晶硅和多晶硅太阳电池为主，但由于硅材料的短缺导致的成本极限以及生产晶体硅过程中存在的环境问题，限制了太阳能工业的发展。同时激发了非晶硅薄膜太阳电池的开发和进展。非晶硅薄膜太阳电池具有耗材少、环境污染小、成本下降空间较大等优势，科研和生产单位纷纷将非晶硅太阳电池作为研发主方向，

[0003] 现有技术中，非晶硅太阳能电池的结构以p-i-n型为主，目前非晶硅太阳电池存在的主要问题是如何提高转化效率和降低光致衰退速度。对于P/I层之间的界面，由于P层掺杂有三价元素硼，在P层上直接沉积本征型I层时，形成本征型I层的硅很容易受到硼污染呈现弱N性，在P层和I层之间形成PN结，从而造成电流、电压损失，如何解决这一问题成了本领域的关键课题。

发明内容

[0004] 本发明目的在于解决p-i-n光伏层中P层和I层之间由于硼污染造成的电流、电压损失、从而降低P型层和I型层界面性能的技术问题，有针对设计了一种提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面转换性能的方法，在P型层和I型窗口层之间通过增设了双层缓冲膜的手段，降低了P型层和I型窗口层之间电量流失，从而提高了非晶硅太阳电池转化效率，降低光致衰退效应的影响，提高了转换的效率。

[0005] 本发明为实现发明目的采用的技术方案是，提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法，以上方法是在制备非晶硅太阳能电池光伏吸收层的工艺中实现的，工艺包括在透明导电基板上依次制备P型薄膜层、I型窗口层、N型薄膜层的步骤，关键是：制备光伏吸收层的工艺时、在透明导电基板上制备完成P型薄膜层步骤之后，增加了制备P型薄膜层与I型窗口层之间的双层缓冲膜的工序，以上工序的具体步骤包括：

[0006] A、在化学气相沉积腔室内，在透明导电基板上制备P型薄膜层后，控制基板温度-5为180～220℃、沉积腔室内的真空度高于1×10 Pa；

[0007] B、在室温条件下，在混气室中将CH4、SiH4、H2按如下体积百分比混合后充入沉积腔室内：

[0008] H2含量为91～93％、SiH4含量5～7％、CH4含量为2～3％；

[0009] C、控制沉积腔室内沉积压力为50～130pa、沉积温度为180～220℃、射频功率密2 2
度为0.02W/cm ～0.07W/cm ；

[0010] D、在以上沉积氛围中沉积30～60s后，在P型薄膜上沉积出第一层缓冲膜；

[0011] E、在室温条件下，在混气室中将CH4、SiH4、H2按如下体积百分比混合后充入沉积腔室内：

[0012] H2含量为89～91％、SiH4含量7～9％、CH4含量为1～2％；

[0013] F、保持沉积氛围不变、沉积30～60s后，在第一缓冲层上沉积出第二层缓冲膜；

[0014] G、双层缓冲膜形成后按照非晶硅太阳能电池光伏吸收层制作的常规工艺继续完成后道工序。

[0015] 本发明在通过在P型层和I型窗口层之间增设双层缓冲膜，阻挡了P型层掺杂的三价硼元素对本征型I层的污染，解决了P型层和I型窗口层之间电量流失严重的问题，从而提高了非晶硅太阳电池转化效率，降低光致衰退效应，节约能源。

具体实施方式

[0016] 提高非晶硅太阳能电池中P型层和I型层界面性能的方法，以上方法是在制备非晶硅太阳能电池光伏吸收层的工艺中实现的，工艺包括在透明导电基板上依次制备P型薄膜层、I型窗口层、N型薄膜层的步骤，其关键是：制备光伏吸收层的工艺时、在透明导电基板上制备完成P型薄膜层步骤之后，增加了制备P型薄膜层与I型窗口层之间的双层缓冲膜的工序，以上工序的具体步骤包括：

[0017] A、在化学气相沉积腔室内，在透明导电基板上制备P型薄膜层后，控制基板温度-5为180～220℃、沉积腔室内的真空度高于1×10 Pa；

[0018] B、在室温条件下，在混气室中将CH4、SiH4、H2按如下体积百分比混合后充入沉积腔室内：

[0019] H 2含量为91～93％、SiH4含量5～7％、CH4含量为2～3％；

[0020] C、控制沉积腔室内沉积压力为50～130pa、沉积温度为180～220℃、射频功率密2 2
度为0.02W/cm ～0.07W/cm ；

[0021] D、在以上沉积氛围中沉积30～60s后，在P型薄膜上沉积出第一层缓冲膜；

[0022] E、在室温条件下，在混气室中将CH4、SiH4、H2按如下体积百分比混合后充入沉积腔室内：

[0023] H2含量为89～91％、SiH4含量7～9％、CH4含量为1～2％；

[0024] F、保持沉积氛围不变、沉积30～60s后，在第一缓冲层上沉积出第二层缓冲膜；

[0025] G、双层缓冲膜形成后按照非晶硅太阳能电池光伏吸收层制作的常规工艺继续完成后道工序。

[0026] 上述的步骤D中，第一层缓冲膜的厚度为

[0027] 上述的步骤F中，第二层缓冲膜的厚度为

[0028] 在进行步骤A前，在透明导电基板上沉积的P型薄膜层的工艺参数为：控制沉积-5腔室内的真空度高于1×10 Pa、沉积温度为180℃～200℃、沉积压力为100～150pa、功率
2
密度为0.2～0.4W/cm，通入B(CH4)3、SiH4、CH4、H2气体，氢稀释比R(R＝H2/SiH4)为20～
33，硅烷与甲烷流量比为10∶(1～1.5)。

[0029] 上述的透明导电基板是TCO玻璃。

[0030] 在P型薄膜上沉积出第一层缓冲膜时所需的工艺气体按体积百分比混合的条件是：H2含量为91～93％、SiH4含量5～7％、CH4含量为2～3％，下面给出以上混合气体按体积百分比计算各成分含量的具体实施例：

[0031]

[0032] 在第一层缓冲膜上沉积第二层缓冲膜时所需的工艺气体按体积百分比混合的条件是：H2含量为89～91％、SiH4含量7～9％、CH4含量为1～2％，下面给出以上混合气体按体积百分比计算各成分含量的具体实施例：

[0033]

[0034] 本发明的关键在于在P型层和I型窗口层之间增设双层缓冲膜，阻挡了P型层掺杂的三价硼元素对本征型I层的污染，解决了P型层和I型窗口层之间电量流失严重的问题，从而提高了非晶硅太阳电池转化效率，降低光致衰退效应，节约能源。

[0035] 本方法在具体实施时，给出一个最佳实施例。在首先在衬底上制备P层薄膜，然后在沉积I层之前，首先在P层薄膜上沉积P/I界面的双层缓冲膜，电源激发频率采用40.68MHz，以二氧化锡导电玻璃为衬底。

[0036] 首先将玻璃衬底预热到180℃，送入等离子体增强化学气相沉积系统，将沉积室真-5 2空抽至真空度高于1×10 Pa，沉积温度加热至200℃，射频功率采用0.21W/cm。

[0037] 通入B(CH4)3、SiH4、CH4、H2气体，氢稀释比R(R＝H2/SiH4)为25，硅烷与甲烷流量比为10∶1.2，沉积压力为120pa，沉积P层。

[0038] 沉积P层之后，沉积第一层缓冲膜：调整玻璃基板的温度为180℃，控制沉积腔室-5 2内的本体真空度高于1×10 Pa、射频功率密度为0.05W/cm、沉积温度为200℃、沉积压力为50pa；然后通入CH4、SiH4、H2的混合气体，各气体比例为：H2/(H2+SiH4+CH4)＝92％，SiH4/(H2+SiH4+CH4)＝6％，CH4/(H2+SiH4+CH4)＝2％，沉积40S后，形成第一层缓冲膜。

[0039] 在第一层缓冲膜上沉积第二层缓冲膜：沉积腔室内的沉积氛围保持不变，通入CH4、SiH4、H2的混合气体，各气体比例为：H2/(H2+SiH4+CH4)＝90％，SiH4/(H2+SiH4+CH4)＝8.5％，CH4/(H2+SiH4+CH4)＝1.5％，沉积50S后，形成第二层缓冲膜，然后按照常规工艺制备I层和N层。