專利名稱：太陽能電池性能的改進方法及其結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽電池技術領域，具體地說涉及太陽能電池性能的改進方法及其結構。更具體地，涉及一種微晶硅單節(jié)薄膜電池和非晶微晶疊層電池，以及一種提高所述微晶硅單節(jié)薄膜電池和非晶微晶疊層電池的填充因子及改善其溫度系數(shù)的方法。
背景技術：
隨著全球能源危機的日益加劇，太陽能作為一種清潔、可再生的能源，在全球范圍內越來越受到關注。其中，光伏發(fā)電是大規(guī)模、經濟地利用太陽能的最重要的手段之一，太陽電池組件是實現(xiàn)光電轉換的最主要部件。受原材料限制和制備工藝的影響，晶體硅電池已經很難再提高轉換效率和降低成本。目前各國的研究重點都轉向了低成本、高效率和大 面積的薄膜太陽電池的研發(fā)上。硅基薄膜太陽能電池和組件，相對晶體硅電池和組件而言，除了材料的節(jié)省，潛在的成本優(yōu)勢以外，功率溫度系數(shù)低也是其優(yōu)勢之一。電池或者組件的功率溫度系數(shù)是評價其在實際應用中發(fā)電量的重要指標。太陽電池組件在戶外陽光照射下，內部的溫度會隨著輻照的時間和周圍環(huán)境而逐漸升高，導致組件輸出功率的下降。功率溫度系數(shù)是組件功率隨著自身溫度的增加而下降程度的表征。對于相同的裝機容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)，越小的功率溫度系數(shù)可以獲得更大的電能產出。晶硅電池和組件的功率溫度系數(shù)通常在-0. 45 -0. 49%/0C，非晶硅單節(jié)電池和組件的功率溫度系數(shù)在-0. 26%/0C -0. 28%/°C。因此，非晶硅組件在氣候炎熱的地區(qū)或者其他地區(qū)的正午高溫天氣下，將表現(xiàn)出更大的發(fā)電量。將非晶硅與微晶硅疊層是目前業(yè)界普遍采用的提高了硅基薄膜電池的光電轉化效率的方法，但由于微晶層與晶體硅類似，具有較高的溫度系數(shù)，導致疊層系統(tǒng)溫度系數(shù)變差。非晶微晶疊層電池和組件的功率溫度系數(shù)通常在-0.28%/°C '0.38%/°C。目前為止，改善該結構的溫度系數(shù)的方法，通常都集中在提高Voc上，如采用寬帶隙的本征層材料Si0x[K.Sripraphaet. al, Solar Energy Materials&Solar Cells 95 (2011) 115 - 118]等。但是米用寬帶隙本征層，會隨著帶隙增加引起組件吸收系數(shù)下降，進而不得不采用增加厚度的方式來補償電流的損失。這樣不僅會增加工藝時間，而且更主要的是會導致大的光致衰減。如何在不增加電池結構和工藝的復雜程度下，改善微晶硅子電池和非晶微晶疊層電池功率溫度系數(shù)，并且維持較高的光電轉化效率是目前急需解決的問題。通常娃基薄膜電池都是生長在大粗糙度的TCO (Transparent ContactOxide,透明導電氧化物)表面上，以增加光在該結構中的總光程，實現(xiàn)多次吸收，提高光電轉化效率[J. Muller, B. Rech, J. Springer, and M. Vanecek, Sol. Energy 77,917 (2004)]。然而在粗糙表面上生長微晶硅子電池或者非晶微晶疊層結構，卻面臨著P型摻雜層不能完全覆蓋前一個生長表面的問題。這引起了微晶硅本征層生長過程中空隙的形成，最后形成漏電渠道，導致開路電壓(Voc)和填充因子(FF)的下降[Journal of Non-CrystallineSolids, V354, Issuesl9-25, IMay 2008，Pages 2258-2262]。這是微晶硅子電池和疊層結構溫度系數(shù)變差的主要原因之一。2010年以來，瑞士 MT的Christophe Ballif研究小組提出，采用SiOx層可以改善非晶或者微晶電池在粗糙TCO電極表面的性能[M. Despeisseet al. , Appl. Phys. Lett. 96, 073507 (2010)]。Sichanugrist 等人也曾經提出過微晶 P 型SiOx 層的電池結構[Sichanugrist et al. U. S. Pat. No. 7838442B2]。然而，SiOx 層的導電性一直是困擾人們將其應用于薄膜電池的主要問題。二氧化硅本身是一種絕緣材料。要將這種材料應用于薄膜電池首先就是要提高其導電能力。提高導電能力的方法可以通過兩種方式實現(xiàn)，一種是在二氧化硅中形成硅的納米晶或者微晶區(qū)域，通過納米晶或者微晶區(qū)域之間的隧穿作用實現(xiàn)導電，一般這樣的薄膜都不是完整化學計量比的二氧化硅，而通常被稱為SiOx ;另一種是對二氧化硅進行摻雜，如摻磷或者摻硼，通過雜質或者缺陷提高SiOx的導電能力。目前普遍采用將這兩種方法結合的技術，在薄膜沉積的過程中，尋找合適的工藝窗口，在形成硅納米晶嵌入SiOx結構的同時實現(xiàn)N型或者P型摻雜。這樣的工藝窗口通常非常窄，在薄膜電池中使用SiOx層通常會導致串聯(lián)電阻的增加，抵消了其改善填充因子的作用。本專利提出的復合P層摻雜層(P型微晶硅/微晶P型SiOx/P型微晶硅)，可以大大緩解硅基薄膜電池對SiOx自身導電能力的要求，對于將SiOx應用于硅基薄膜電池中具 有重要的意義。與此同時，將微晶P型SiOx層整合到微晶子電池，乃至非晶微晶疊層電池中，可以改善電池溫度系數(shù)，提高組件發(fā)電能力。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供的太陽能電池性能的改進方法及其結構，一方面用于解決使用微晶P型SiOx層的薄膜電池，由于SiOx層導電性較差導致的串聯(lián)電阻增大，填充因子下降的問題；另一方面用于解決在大粗糙度TCO表面生長微晶硅單節(jié)薄膜電池以及非晶微晶疊層電池中，由于微晶薄膜內部漏電導致的開路電壓和填充因子下降，溫度系數(shù)變差，電池發(fā)電能力下降的問題。本發(fā)明一方面提供一種提高薄膜電池中P型SiOx層縱向(薄膜生長方向)導電能力的方法。該方法通過將P型SiOx層置于上下兩層摻雜的高電導率的P型微晶硅材料之間，通過上下兩層微晶硅的柱狀生長，促使SiOx中間層中導電的結晶區(qū)域的形成。SiOx中的結晶區(qū)域與上下兩層微晶硅形成導電通道，大大降低SiOx層本身的電阻，從而減低因為SiOx引入的電池串聯(lián)電阻，起到提高填充因子和轉化效率的作用。本發(fā)明的另一個方面，提供一種提高微晶硅單節(jié)薄膜電池填充因子及改善其溫度系數(shù)的方法，該方法包括以下步驟提供一襯底，在所述襯底上形成第一透明導電氧化物層；在所述第一透明導電氧化物層上形成微晶硅PIN結，所述微晶硅PIN結包括復合P型摻雜層，微晶硅本征吸收層和微晶N型摻雜層；在所述微晶硅PIN結上形成第二透明導電氧化物層；其特征在于，在所述復合P型摻雜層中形成微晶P型SiOx層，所述復合P型摻雜層依次包括第一微晶P型摻雜層，微晶P型SiOx層和第二微晶P型摻雜層。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種微晶硅單節(jié)薄膜電池，包括襯底；
第一透明導電氧化物層，形成于所述襯底之上；微晶硅PIN結，形成于所述第一透明導電氧化物層之上，所述微晶硅PIN結包括復合P型摻雜層，微晶娃本征吸收層和微晶N型摻雜層；第二透明導電氧化物層，形成于所述微晶硅PIN結之上；其特征在于，在所述復合P型摻雜層依次包括第一微晶P型摻雜層，微晶P型SiOx層和第二微晶P型摻雜層，所述第一微晶P型摻雜層與所述第一透明導電氧化物層相接觸。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種提高非晶微晶疊層電池填充因子及改善其溫度系數(shù)的方法，該方法包括以下步驟 提供一襯底，在所述襯底上形成第一透明導電氧化物層；在所述第一透明導電氧化物層上形成非晶硅PIN結，所述非晶硅PIN結包括非晶P型摻雜層，非晶硅本征吸收層和微晶N型摻雜層；在所述非晶硅PIN結上形成微晶硅PIN結，所述微晶硅PIN結包括復合P型摻雜層，微晶硅本征吸收層和微晶N型摻雜層；在所述微晶硅PIN結上形成第二透明導電氧化物層；其特征在于，在所述復合P型摻雜層中形成微晶P型SiOx層，所述復合P型摻雜層依次包括第一微晶P型摻雜層，微晶P型SiOx層和第二微晶P型摻雜層。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種非晶微晶疊層電池，包括襯底；第一透明導電氧化物層，形成于所述襯底之上；非晶硅PIN結，形成于所述第一透明導電氧化物層之上，所述非晶硅PIN結依次包括非晶P型摻雜層，非晶硅本征吸收層和微晶N型摻雜層；微晶硅PIN結，形成于所述非晶硅PIN結之上，所述微晶硅PIN結包括復合P型摻雜層，微晶硅本征吸收層和非晶N型摻雜層；第二透明導電氧化物層，形成于所述微晶硅PIN結之上；其特征在于，在所述復合P型摻雜層依次包括第一微晶P型摻雜層，微晶P型SiOx層和第二微晶P型摻雜層，所述第一微晶P型摻雜層與所述非晶PIN結的微晶N型摻雜層接觸。在大粗糙度的TCO表面上生長微晶硅單節(jié)薄膜電池或非晶微晶疊層電池時，由于微晶P型摻雜層無法完全覆蓋其生長表面(在微晶單節(jié)電池中是粗糙的TCO表面，在非晶微晶疊層電池中是前一個非晶子電池的N型層)，會導致微晶硅生長過程中出現(xiàn)空隙，形成漏電的渠道，進而導致填充因子和開路電壓的下降，電池功率溫度系數(shù)變差。采用本發(fā)明的方法和結構，在微晶PIN結構中的P型摻雜層內，插入5nnTl0nm的微晶P型SiOx薄膜，可以明顯提高組件的并聯(lián)電阻(相對增加209^30%)，從而提高組件的填充因子(絕對值提高 1%)，提高電池的開路電壓(相對增加0. 59Tl%)，綜合以上兩方面的改進，可將非晶微晶疊層組件的溫度系數(shù)從-0. 37%/0C降低至-0. 31%/°C。


通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯圖I為根據(jù)本發(fā)明的一種微晶硅單節(jié)薄膜電池的一個具體實施方式
的結構示意圖；圖2 (a)為從微晶P型SiOx層開始生長的微晶電池結構；圖2 (b)為從復合P型摻雜層開始生長的微晶電池結構；圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種非晶微晶疊層電池的一個具體實施方式
的結構示意圖；圖4 (a) 圖4 (e)分別為在非晶微晶疊層電池中，微晶子電池采用P型微晶硅(uc-P)層，采用單層微晶P型SiOx層(P-SiOx)，與采用包含SiOx的復合P型微晶摻雜層(uc-P/P-SiOx/uc-P)的各項電學參數(shù)指標的對比；
圖5為連續(xù)沉積P型微晶硅/P型SiOx/P型微晶硅三層薄膜形成的復合結構的結構模型圖6 (a) 圖6 (b)分別為P型摻雜層中沒有P型SiOx層的結構，非晶微晶疊層電池組件的開路電壓和最大工作功率(Pmpp)隨測試溫度的變化曲線，電池的開路電壓溫度系數(shù)，功率溫度系數(shù)從該曲線的斜率獲得；圖7 (a) 圖7 (b)分別為P型摻雜層中插入P型SiOx層的結構，非晶微晶疊層電池組件的開路電壓和最大工作功率(Pmpp)隨測試溫度的變化曲線，電池的開路電壓溫度系數(shù)，功率溫度系數(shù)從該曲線的斜率獲得；圖8為根據(jù)本發(fā)明的一種提高微晶硅單節(jié)薄膜電池填充因子及改善其溫度系數(shù)的方法的一個具體實施方式
的流程示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明的一種提高非晶微晶疊層電池填充因子及改善其溫度系數(shù)的方法的一個具體實施方式
的流程示意圖附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
具體實施例方式下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。實施例I :圖I為一種微晶硅單節(jié)薄膜電池的具體實施方法的結構示意圖。微晶硅單節(jié)薄膜電池包括襯底100。前電極200，形成于所述襯底100之上；
微晶硅PIN結400，形成于所述前電極200之上，所述微晶硅PIN結包括復合P型摻雜層，微晶硅本征吸收層和微晶N型摻雜層；背電極500，形成于所述微晶硅PIN結400之上；其特征在于，在所述復合P型摻雜層410依次包括第一微晶P型摻雜層411，微晶P型SiOx層412和第二微晶P型摻雜層413，所述第一微晶P型摻雜層411與所述前電極200相接觸。所述襯底100為玻璃。可選的，所述襯底100的材料還可以為可見光透過的特種
塑料等。在襯底100上鍍透明導電氧化物(Transparent Contact Oxide,TC0)形成微晶單節(jié)薄膜太陽電池的前電極200。作為電池的前電極，必須同時滿足透光性好，導電性好，且對可見光的吸收系數(shù)小等要求。優(yōu)選的，前電極200采用化學氣相沉積方法沉積的氧化鋅(ZnO)材料制成。可選的，前電極200的材料還可采用近年來產業(yè)界傾向的其他金屬氧化物半導體，如氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(IT0)、氧化銦(In2O3)等，這類材料的能隙在大于3eV時，才能在可見光區(qū)獲得高透過率。這類材料的電導率提高是通過摻雜實現(xiàn)的，例如氧化鋅(ZnO)摻雜B、Ga、Al等元素。可選的，形成前電極200的TCO材料還可以采用常壓化學氣相沉積(APCVD)技術和派鍍技術(Sputter DepositionSystem) 在所述前電極200上形成微晶硅PIN結400。首先，形成復合P型摻雜層410。形成復合P型摻雜層410進一步包括步驟在所述第一透明導電氧化物層200上形成第一微晶P型摻雜層411 ;在所述第一微晶P型摻雜層411上形成微晶P型SiOx層412，在所述微晶P型SiOx層412上形成第二微晶P型摻雜層413。在前電極200上形成第一微晶P型摻雜層411。對于微晶P型摻雜層411要求既有高的電導率，與前電極200具有小的接觸電阻，還要有較高的可見光透過率。第一微晶P型摻雜層411可以采用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)或者熱絲化學氣相沉積等方法形成。通常用于氣相沉積的反應氣體為硅烷，氫氣和三甲基硼(或者乙硼烷)，其中硅烷與氫氣用于在沉積過程中形成微晶硅，其典型反應條件為高的H2/SiH4流量比例，高射頻功率和高反應氣體壓力，三甲基硼作為摻雜劑，用于形成P型電導。在第一微晶P型摻雜層411上形成微晶P型SiOx層412。所述微晶P型SiOx層412的厚度范圍為5nnTl0nm。微晶P型SiOx層412可以通過等離子體化學氣相沉積的方式與其它膜層一起連續(xù)沉積，制備條件簡單，不會增加額外的設備或者材料的投入。沉積條件為C02/SiH4 (二氧化碳/硅烷)比例在0. 1-0. 25范圍，TMB/SiH4 (三甲基硼/硅烷)比例在0. 5%-1%，射頻功率密度在0. 12-0. 25W/cm2，沉積壓力為2_3mBar，H2/SiH4 (氫氣/硅烷)的比例在100-200之間。在微晶P型SiOx層412形成第二微晶P型摻雜層413。微晶P型SiOx層412作為第二微晶P型摻雜層413的生長初始表面，可以在一定程度上緩解第一透明導電氧化物層200的粗糙結構對微晶硅所造成的影響。參考圖2 (a)和圖2 (b)，通常情況下，微晶硅本征層是在微晶P型上開始生長的，由于前電極(第一透明導電氧化物層200)表面粗糙所引起P型摻雜層410不能完全覆蓋前電極表面，在微晶硅柱狀生長的過程中造成薄膜內部空隙的形成，這些空隙成為微晶電池的縱向漏電渠道，降低微晶硅電池的性能。采用微晶P型SiOx層412，在保證該層的電導率的前提下，SiOx在一定程度上可以平滑生長表面，減小前電極的尖銳結構對后續(xù)微晶硅生長的影響，最終獲得致密的微晶硅電池。這一點對于微晶硅單節(jié)薄膜電池尤為重要。第二微晶P型摻雜層413與上述第一微晶P型摻雜層411的材料以及制備方式均相似，在此不再贅述。第一微晶P型摻雜層411、微晶P型SiOx層412和第二微晶P型摻雜層413形成了復合P型摻雜層410。在微晶P型摻雜層411和413中，插入P型SiOx層412可以有效提高電池的填充因子，改善其功率溫度系數(shù)。在復合P型摻雜層410上形成微晶硅本征吸收層420。微晶硅本征吸收層420的材料為微晶硅。可以采用硅烷或用氫氣稀釋過的硅烷來制備。其可采用熱絲化學氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、甚高頻等離子體增強化學氣相沉積(VHF-PECVD)等常用的沉積方法形成，通常采用高量比例，高射頻功率和高反應氣體壓力的工藝區(qū)間。

在微晶硅本征吸收層420上形成非晶N型摻雜層430。可采用等離子體化學增強氣相沉積法、熱絲化學氣相沉積法和/或其他合適的方法形成非晶N型摻雜層430。采用的反應氣體為硅烷，氫氣和磷烷，其N型電導是通過磷的摻雜實現(xiàn)的。之所以采用N型非晶硅而非微晶硅，是因為微晶硅的空隙率較高，放置于此處容易導致背電極材料在生長過程中進入電池，與電池內部短路，惡化電池性能。背電極500可采用硼摻雜氧化鋅材料沉積而成，其一方面起到導電的作用，另一方面將部分沒有被電池吸收的紅外光通過反射或者散射使其再次進入吸收層，被再次吸收利用。可選的，背電極500的結構還可采用氧化鋅(摻硼或者摻鋁)和鋁或者銀的組合，形成的復合背電極。實施例2 圖3為一種提高非晶微晶疊層電池填充因子及改善其溫度系數(shù)的具體實施方法的結構示意圖。提供一襯底100，在所述襯底100上形成前電極200。襯底100的選擇和前電極200的制作方式，同前一實施案例。在所述前電極200上形成非晶硅PIN結300。首先，形成非晶P型摻雜層310。在PIN結構電池中，非晶P型摻雜層310既要起到收集電荷的作用，又要減小對可見光的吸收，因此不僅要求有高的電導率，還要有較高的可見光透過率。通常，非晶P型摻雜層310采用高的光學帶隙的材料，一方面增大內建電勢，另一方面減小本身的吸收系數(shù)，允許更多的太陽光透過它進入非晶硅本征吸收層320。光學帶隙的增加是通過在沉積非晶硅的同時，在硅烷和氫氣等反應氣體中添加甲烷實現(xiàn)的。為了滿足電導率的要求，形成P型電導，還需要在反應氣體中添加三甲基硼或者乙硼烷等摻雜氣體。通常非晶P型摻雜層310的厚度為10 20nm。優(yōu)選的，形成非晶P型摻雜層的方法可以采用等離子體增強化學氣相沉積法形成。可選的，可以采用交替沉積和氫處理法，或者熱絲化學氣相沉積法。之后，在所述非晶P型摻雜層310上形成非晶硅本征吸收層320。非晶硅本征吸收層320肩負著光生載流子的產生與收集，因此非晶硅太陽能電池能量轉換效率強烈地依賴于其非晶硅本征吸收層320的質量。非晶硅本征吸收層320質量的重要指標是它的吸光系數(shù)、折射率、暗電導率和膜厚。在同等光照條件下，光吸收系數(shù)要盡可能大，而暗電導率要盡可能小。上述非晶硅本征吸收層320可采用等離子體化學氣相沉積法通過解離硅烷和氫氣，沉積形成非晶硅薄膜，其最優(yōu)的光學帶隙為1.7 1.8eV。通常非晶硅本征層的厚度在200 300nm的范圍。該層的制備方法還可以采用熱絲化學氣相沉積等其他的方法。在所述非晶硅本征吸收層320上形成微晶N型摻雜層330。在PIN結構薄膜太陽電池中，一般要求N型摻雜層具有有較高的電導率，N型微晶硅的電導率比N型非晶硅高10倍以上，因此通常選用N型微晶硅作為非晶硅PIN結的N型層。一方面，微晶N層能與非晶硅本征吸收層320之間形成低的勢壘；另一方面，在疊層結構中還要求微晶N層能夠與后續(xù)的復合P型摻雜層410形成良好的隧穿結。其制備通常采用硅烷，氫氣和磷烷等反應氣體，通過等離子體化學氣相沉積的方式實現(xiàn)，形成N型微晶薄膜通常需要較高的H2/SiH4的流量比例，較大的等離子體功率。可選的，還可以采用熱絲化學氣相沉積和/或其他合適的方法形成所述微晶N型摻雜層330。在所述非晶硅PIN結300上形成微晶硅PIN結400，其形成方式與上一個實施案例相同，在此不再贅述。
應用復合P型摻雜層(表示為uc-P/P-SiOx/uc-P)，可以降低電池和組件的漏電流。并聯(lián)電阻(Rsh)和填充因子(FF)是對漏電流最為敏感的電學參數(shù)，從圖4 (a) (e)中的對比可以看出，與只有P型微晶硅的結構(表示為uc-P)相比，復合P型結構明顯改善了薄膜組件的并聯(lián)電阻和填充因子，其中并聯(lián)電阻均值提升10%，填充因子相對提升4%，開路電壓(Voc)也相應提高了 1%，最終最大輸出功率(Pmax)有3%的提高。從圖4 (a) (e)的對比還可以看出，如果只應用單層P型SiOx (表示為P-SiOx),電池的串聯(lián)電阻(Rs)劇烈上升，導致電池各項參數(shù)的惡化。將P型SiOx置于上下兩層P型微晶硅之間，如圖5所示，通過上下兩層微晶硅結構的柱狀生長，促進SiOx內部微晶(納米晶)區(qū)域的形成。在這種結構中，雖然母體的Si02低導電區(qū)域的仍然存在，薄膜的橫向電導(oH)仍然較低，但是隨著微晶區(qū)域(高導電區(qū)域)縱向的生長，與上下微晶硅層形成導電通路，薄膜的縱向電導(O V)大大提高。薄膜的縱向正是疊層電池電荷輸送的方向，因此復合P型結構可以改善由于P型SiOx層引入所導致的Rs上升問題，如圖4 (b)，復合P型結構的Rs甚至比沒有P型SiOx時還低了 3%。得益于復合P型結構提高填充因子和開路電壓的作用，電池的溫度系數(shù)獲得了顯著的改善。圖6 (a)、(b)和圖7 (a)、(b)分別顯示了沒有微晶P型SiOx層(uc-P)和有微晶P型SiOx層(uc-P/P-SiOxAic-P)的這兩種結構下，隨測試溫度升高，非晶微晶娃疊層薄膜電池的開路電壓(Voc)和最大工作功率(Pmpp)隨測試溫度的變化曲線。隨著測試溫度的上升，開路電壓和最大工作功率呈現(xiàn)線性下降的趨勢，其線性擬合的斜率與25度下該參數(shù)指標的比值，即為該參數(shù)的溫度系數(shù)，如功率溫度系數(shù)為功率隨溫度變化的斜率與25度下功率值的比值。表I和表2對比了采用P型微晶硅作為P層和采用包含P型SiOx層的復合P層，對應的非晶微晶硅疊層薄膜電池各電學參數(shù)的溫度系數(shù)。表IP型微晶硅作為P層的非晶微晶硅薄膜電池各電學參數(shù)的溫度系數(shù)
權利要求
1.一種提高微晶硅單節(jié)薄膜電池填充因子及改善其溫度系數(shù)的方法，該方法包括以下步驟提供一襯底(100 )，在所述襯底(100 )上形成第一透明導電氧化物層(200 );在所述第一透明導電氧化物層(200)上形成微晶娃PIN結(400),所述微晶娃PIN結 (400 )包括復合P型摻雜層(410 )，微晶硅本征吸收層(420 )和微晶N型摻雜層(430 ); 在所述微晶硅PIN結(400)上形成第二透明導電氧化物層(500)；其特征在于，在所述復合P型摻雜層(410)中形成微晶P型SiOx層(412)，所述復合P型摻雜層 (410)依次包括第一微晶P型摻雜層(411)，微晶P型SiOx層(412)和第二微晶P型摻雜層(413)。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，所述微晶P型SiOx層(412)的厚度范圍為 5nm 10nmo
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，采用等離子體化學氣相沉積的方式形成所述微晶 P 型 SiOx 層(412)。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述等離子體化學氣相沉積的條件為C02/SiH4比例范圍為O. I O. 25 ；TMB (三甲基硼)/SiH4比例范圍為O. 59Tl% ；射頻功率密度范圍為O. 12^0. 25ff/cm2 ；沉積壓力范圍為2 3mBar ；H2/SiH4的比例在100-200之間。
5.一種微晶硅單節(jié)薄膜電池，包括襯底(100)；第一透明導電氧化物層(200 )，形成于所述襯底(100 )之上；微晶娃PIN結(400),形成于所述第一透明導電氧化物層(200)之上,所述微晶娃PIN 結(400 )包括復合P型摻雜層(410 )，微晶硅本征吸收層(420 )和微晶N型摻雜層(430 );; 第二透明導電氧化物層(500)，形成于所述微晶硅PIN結(400)之上；其特征在于，所述復合P型摻雜層(410)依次包括第一微晶P型摻雜層(411)，微晶P型SiOx層 (412)和第二微晶P型摻雜層(413)，所述第一微晶P型摻雜層(411)與所述第一透明導電氧化物層(200)相接觸。
6.根據(jù)權利要求5所述的薄膜電池，其中，所述微晶P型SiOx層(412)的厚度范圍為 5nm 10nmo
7.根據(jù)權利要求5所述的薄膜電池，其中，所述微晶P型SiOx層(412)采用等離子體化學氣相沉積的方式形成。
8.根據(jù)權利要求7所述的薄膜電池，其中，所述等離子體化學氣相沉積的條件為 C02/SiH4比例范圍為O. I O. 25 ；TMB (三甲基硼)/SiH4比例范圍為O. 59Tl% ； 射頻功率密度范圍為O. 12^0. 25ff/cm2 ；沉積壓力范圍為2 3mBar ；H2/SiH4的比例在100-200之間。
9.一種提高非晶微晶疊層電池填充因子及改善其溫度系數(shù)的方法，該方法包括以下步驟提供一襯底(100 )，在所述襯底(100 )上形成第一透明導電氧化物層(200 );在所述第一透明導電氧化物層(200)上形成非晶硅PIN結(300)，所述非晶硅PIN結 (300)包括非晶P型摻雜層(310)，非晶硅本征吸收層(320)和微晶N型摻雜層(330)； 在所述非晶硅PIN結(300)上形成微晶硅PIN結(400)，所述微晶硅PIN結(400)包括 復合P型摻雜層(410)，微晶硅本征吸收層(420)和非晶N型摻雜層(430)；在所述微晶硅PIN結(400)上形成第二透明導電氧化物層(500)；其特征在于，在所述復合P型摻雜層(410)中形成微晶P型SiOx層(412)，所述復合P 型摻雜層(410)依次包括第一微晶P型摻雜層(411)，微晶P型SiOx層(412)和第二微晶 P型摻雜層(413)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述微晶P型SiOx層(412)的厚度范圍為 5nm 10nmo
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，采用等離子體化學氣相沉積的方式形成所述微晶 P 型 SiOx 層(412)。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述等離子體化學氣相沉積的條件為 C02/SiH4比例范圍為O. I O. 25 ；TMB (三甲基硼)/SiH4比例范圍為O. 59Tl% ；射頻功率密度范圍為O. 12^0. 25ff/cm2 ；沉積壓力范圍為2 3mBar ；H2/SiH4的比例在100-200之間。
13.一種非晶微晶疊層電池，包括襯底(100)；第一透明導電氧化物層(200 )，形成于所述襯底(100 )之上；非晶硅PIN結(300)，形成于所述第一透明導電氧化物層(200)之上，所述非晶硅PIN 結(300)依次包括非晶P型摻雜層(310)，非晶硅本征吸收層(320)和微晶N型摻雜層 (330)；微晶硅PIN結(400)，形成于所述非晶硅PIN結(300)之上，所述微晶硅PIN結(400)包括復合P型摻雜層(410)，微晶硅本征吸收層(420)和非晶N型摻雜層(430)；第二透明導電氧化物層(500)，形成于所述微晶硅PIN結(400)之上；其特征在于，所述復合P型摻雜層(410)依次包括第一微晶P型摻雜層(411)，微晶P型SiOx層 (412)和第二微晶P型摻雜層(413)，所述第一微晶P型摻雜層(411)與所述第一透明導電氧化物層(200)相接觸。
14.根據(jù)權利要求13所述的非晶微晶疊層電池，其中，所述微晶P型SiOx層(412)的厚度范圍為5nnTl0nm。
15.根據(jù)權利要求13所述的非晶微晶疊層電池，其中，采用等離子體化學氣相沉積的方式形成所述微晶P型SiOx層(412)。3
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中，等離子體化學氣相沉積的條件為 C02/SiH4比例范圍為O. I O. 25 ；TMB (三甲基硼)/SiH4比例范圍為O. 59Tl% ；射頻功率密度范圍為O. 12^0. 25ff/cm2 ；沉積壓力范圍為2 3mBar ；H2/SiH4的比例在100-200之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了太陽能電池性能的改進方法及其結構，具體的是公開了一種提高微晶硅單節(jié)薄膜電池以及非晶微晶疊層電池的填充因子以及改善其溫度系數(shù)的方法，所述方法在微晶PIN結構中的復合P型摻雜層中，插入5nm~10nm的微晶P型SiOx薄膜，形成復合P型摻雜層。相應的，還提供采用本發(fā)明的方法形成的微晶硅單節(jié)薄膜電池以及非晶微晶疊層電池結構。本發(fā)明的方法以及太陽電池結構可以改善微晶硅電池在粗糙襯底上生長的致密性，有效減少微晶電池的漏電，因此可以明顯提高組件的并聯(lián)電阻，從而提高組件的填充因子，開路電壓和功率溫度系數(shù)。
文檔編號C23C16/50GK102983217SQ201210478809
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權日2012年11月21日
發(fā)明者王明華, 姚文杰, 李貴君, 朱鑫, 郁操, 程冰, 牛新偉 申請人:浙江正泰太陽能科技有限公司