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CN103646998A - 增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法 - Google Patents

增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，在硅的N-I-P层与前、背两个透明导电氧化物层之间分别刻蚀周期边长为200～500nm的锯齿状三角一维光栅，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位20～160nm。本发明通过使硅薄膜太阳电池光吸收的前、背光栅织构横向错位来增强电池的光吸收，硅薄膜太阳电池的总光吸收率与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，相对提高了7.9%～17.8%，进一步提升了硅薄膜太阳电池的效率。

Description

增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的方法。
背景技术
硅薄膜太阳电池具有原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产、柔性好、弱光发电效果好、易与建筑物结合、能源回收期短等优点，是太阳电池研究的一个重要领域和发展方向，具有广阔的市场前景。
由于硅薄膜太阳电池的硅吸光层较薄（通常几百纳米到几个微米），它的光吸收能力（特别是对近红外和红外光）较差，这影响了电池的光电转换效率。为了增强硅薄膜太阳电池对入射的太阳光的吸收，人们提出了各种陷光措施。主要的陷光措施有：①在硅薄膜太阳电池的前或（和）背电极上引入随机的织构；②在硅薄膜太阳电池的前或（和）背电极上引入周期性的织构；③在硅薄膜太阳电池的前或（和）背电极上引入金属纳米结构，利用等离子体效率增加陷光。
对于具有前、背周期性陷光结构的硅薄膜太阳电池，由于传统的电池的各层材料的共形沉积，前、背陷光结构具有相同的形貌，但是这种前后共形的陷光结构不是最佳的陷光结构，难以获得电池最大的光吸收。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于解决上述传统的硅薄膜太阳电池前、背陷光结构不匹配的问题，提供一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的前、背陷光结构匹配方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在硅的N-I-P层与前、背两个透明导电氧化物层之间分别刻蚀周期边长为200～500nm的锯齿状三角一维光栅，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位20～160nm。
上述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为200nm时，优选硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位20～60nm；锯齿状三角一维光栅的周期边长为300nm时，优选硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位30～120nm；锯齿状三角一维光栅的周期边长为400nm时，优选硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位40～160nm，最佳横向错位120nm；锯齿状三角一维光栅的周期边长为500nm时，优选硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位50～150nm。
上述的透明导电氧化物层是掺铝氧化锌层或铟锡氧化物层。
本发明通过使硅薄膜太阳电池光吸收的前、背光栅织构横向错位，来增强电池吸收，硅薄膜太阳电池的总光吸收率与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，相对提高了7.9%～17.8%。
附图说明
图1是实施例1硅薄膜太阳电池的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不仅限于这些实施例。
实施例1
如图1所示，在玻璃衬底1上磁控溅射沉积一层800nm厚的掺铝氧化锌层2，然后结合光刻和刻蚀工艺，在掺铝氧化锌层2表面刻蚀周期边长为200nm的锯齿状等边三角一维光栅3，再利用等离子体增强的化学气相沉积法在掺铝氧化锌层2上沉积500nm厚的硅的N-I-P层4，在硅的N-I-P层4背表面刻蚀周期边长为200nm的锯齿状等边三角一维光栅5，在硅的N-I-P层4背表面再磁控溅射沉积一层80nm厚的掺铝氧化锌层6，使硅的N-I-P层4前表面的等边三角一维光栅3（即掺铝氧化锌层2表面刻蚀的等边三角一维光栅3）与硅的N-I-P层4背表面的等边三角一维光栅5横向错位20nm，最后利用热蒸发在80nm厚的掺铝氧化锌层6表面镀一层200nm厚的铝背反射电极7，得到硅薄膜太阳电池。结果表明，前、背光栅具有横向错位20nm的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，电池总光吸收率从35.4%提高到38.2%，提高了2.8%，相对提高了7.9%。
实施例2
本实施例使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位40nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从35.4%提高到39.7%，提高了4.3%，相对提高了12.1%。
实施例3
本实施例使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位60nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从35.4%提高到38.9%，提高了3.5%，相对提高了9.9%。
实施例4
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为300nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位30nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从39.5%提高到43.3%，提高了3.8%，相对提高了9.6%。
实施例5
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为300nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位60nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从39.5%提高到44.5%，提高了5.0%，相对提高了12.7%。
实施例6
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为300nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位120nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从39.5%提高到44.5%，提高了5.0%，相对提高了12.7%。
实施例7
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为400nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位40nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从38.3%提高到42.0%，提高了3.7%，相对提高了9.7%。
实施例8
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为400nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位120nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从38.3%提高到45.1%，提高了6.8%，相对提高了17.8%。
实施例9
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为400nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位160nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从38.3%提高到42.3%，提高了4.0%，相对提高了10.4%。
实施例10
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为500nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位50nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从41.9%提高到46.6%，提高了4.7%，相对提高了11.2%。
实施例11
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为500nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位100nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从41.9%提高到46.1%，提高了4.2%，相对提高了10.0%。
实施例12
本实施例中锯齿状等边三角一维光栅的周期边长为500nm，使硅的N-I-P层前表面的等边三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的等边三角一维光栅横向错位150nm，硅薄膜太阳电池的制备工艺与实施例1相同，得到的硅薄膜太阳电池与未横向错位的硅薄膜太阳电池相比，总光吸收率从41.9%提高到45.9%，提高了4.0%，相对提高了9.5%。

Claims (7)

1.一种增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于：在硅的N-I-P层与前、背两个透明导电氧化物层之间分别刻蚀周期边长为200～500nm的锯齿状三角一维光栅，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位20～160nm。
2.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于：所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为200nm，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位20～60nm。
3.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于：所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为300nm，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位30～120nm。
4.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于：所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为400nm，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位40～160nm。
5.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于：所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为500nm，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位50～150nm。
6.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于：所述的锯齿状三角一维光栅的周期边长为400nm，其中硅的N-I-P层前表面的三角一维光栅与硅的N-I-P层背表面的三角一维光栅横向错位120nm。
7.根据权利要求1所述的增强硅薄膜太阳电池光吸收的织构横向错位方法，其特征在于：所述的透明导电氧化物层是掺铝氧化锌层或铟锡氧化物层。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001127313A (ja) * 1999-10-25 2001-05-11 Sony Corp 薄膜半導体素子およびその製造方法
US20080066797A1 (en) * 2006-07-05 2008-03-20 Avto Tavkhelidze Selective light absorbing semiconductor surface
CN101681937A (zh) * 2007-05-04 2010-03-24 法国圣戈班玻璃厂 提供有改进的电极层的透明基底
CN102473761A (zh) * 2009-09-18 2012-05-23 三洋电机株式会社 太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能电池系统
WO2013117354A1 (de) * 2012-02-06 2013-08-15 Robert Bosch Gmbh Solarzelle und verfahren zu deren herstellung
CN103353626A (zh) * 2013-06-13 2013-10-16 北京大学深圳研究生院 三维光栅抗反射结构和元器件
KR101326139B1 (ko) * 2012-03-23 2013-11-06 한국에너지기술연구원 후면전극 표면에 텍스처가 형성된 2중 텍스처 구조의 칼코게나이드계 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조된 칼코게나이드계 태양전지

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001127313A (ja) * 1999-10-25 2001-05-11 Sony Corp 薄膜半導体素子およびその製造方法
US20080066797A1 (en) * 2006-07-05 2008-03-20 Avto Tavkhelidze Selective light absorbing semiconductor surface
CN101681937A (zh) * 2007-05-04 2010-03-24 法国圣戈班玻璃厂 提供有改进的电极层的透明基底
CN102473761A (zh) * 2009-09-18 2012-05-23 三洋电机株式会社 太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能电池系统
WO2013117354A1 (de) * 2012-02-06 2013-08-15 Robert Bosch Gmbh Solarzelle und verfahren zu deren herstellung
KR101326139B1 (ko) * 2012-03-23 2013-11-06 한국에너지기술연구원 후면전극 표면에 텍스처가 형성된 2중 텍스처 구조의 칼코게나이드계 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조된 칼코게나이드계 태양전지
CN103353626A (zh) * 2013-06-13 2013-10-16 北京大学深圳研究生院 三维光栅抗反射结构和元器件

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
肖俊峰: "晶体硅太阳电池表面陷光结构的研究", 《浙江大学硕士学位论文》 *

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