CN106299037A - 一种制备晶硅薄膜异质结太阳能电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备晶硅薄膜异质结太阳能电池的方法，在导电衬底(不锈钢，铜箔、铝箔、钛合金铝箔)上，首先制备1-10μm N型或者P型的微晶硅薄膜或非晶硅薄膜，基底使用漩涡电流加热，加热的地方硅薄膜会结晶，制备得到一种晶硅薄膜，之后再制备5-10nm非晶硅本征层，再制备5-20nm P型或者N型非晶硅，之后再溅射ITO，制备电极，得到一种晶硅薄膜异质结太阳电池。本发明所需设备简单可靠，成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池制造领域，具体涉及一种制备晶硅薄膜异质结太阳能电池的方法。
背景技术
传统的晶体硅太阳能电池厚度要达到180μm，实际上有2个微米就可以吸收足够的光子，硅片厚度主要受切割技术的限制，切割150μm的硅片，其碎片率就会变得很高，所以从硅锭上切割2μm的硅片是不可能的，通过外延的方法制备薄的晶硅价格会更昂贵，通过高温加热的方法也可以从非晶硅制备得到晶体硅，但是没有一个合适的衬底能承受800度以上的高温。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种制备薄膜晶硅异质结太阳能电池的方法。
本发明的技术方案如下：
在导电衬底上，首先制备1-10μm N型微晶硅薄膜或非晶硅薄膜，之后使用线圈加热，制备得到N型的晶硅薄膜，之后再制备5-10nm非晶硅本征层，然后制备5-20nm P型非晶硅，之后再溅射ITO，制备电极，得到晶硅薄膜异质结太阳能电池；
或在导电衬底上，首先制备1-10μm P型微晶硅薄膜或非晶硅薄膜，之后，使用线圈加热，制备得到P型晶硅薄膜，之后再制备5-10nm非晶硅本征层，然后制备5-20nm N型非晶硅，之后再溅射ITO，制备电极，得到晶硅薄膜异质结太阳能电池。
具体技术方案如下：
在制备好的N型或者P型微晶硅薄膜上，列阵排列的感应线圈于导电衬底背面0.1-1cm处，线圈通入1000-2000安培的交变电流，线圈中的交变电流在导电衬底上和薄膜内部形成涡流，加热薄膜，使得薄膜进一步晶化，制备得到一种晶化的硅薄膜；感应线圈是方形列阵的形式，其单个线圈直径为0.2cm或20cm。
通过调整列阵感应线圈的间距，感应线圈和导电衬底的间距，和感应线圈的直径，可以调整薄膜电池的晶硅和非晶硅的晶化率，进而可以调控大面积柔性太阳能电池的性能。
或者在制备好的N型或者P型微晶硅上，将单根感应线圈于导电衬底背面0.1cm-1cm处，线圈通入1000-2000安培的交变电流，感应线圈在电池背面往复平移线圈中的交变电流在导电衬底上和薄膜内部形成涡流，加热薄膜，使得薄膜进一步晶化，制备得到一种晶化的硅薄膜；感应线圈的直径为5-30cm。
之后再制备5-10nm非晶硅本征层，5-20nmP型或者N型非晶硅。所使用的方法为PECVD(等离子体增强化学气象沉积)，之后再溅射ITO，所使用的方法为溅射或者电子束蒸发，沉积50-100nm的ITO薄膜，之后再采用丝网印刷，或者铺设银线制备银电极。
所述的导电衬底的材质为不锈钢，铜箔、铝箔或钛合金铝箔。
本发明的优点和积极效果：
采用使用感应线圈的方式，降低了成本，通过改变感应线圈的直径和列阵周期，可以调控薄膜晶硅异质结太阳电池的性能。
附图说明
图1.为感应线圈阵列使用方式图，其中，①为导电衬底和N型或者P型微晶硅或者非晶硅薄膜,；②为复数个数小感应线圈。
图2.为感应线圈使用方式图.其中，①为导电衬底和N型或者P型微晶硅或者非晶硅薄膜；②为大感应线圈.。
图3.为制备得到晶硅薄膜异质结太阳能电池结构示意图，其中①、导电衬底；②、N型或者P型微晶硅或者非晶硅薄膜；③、本征层非晶硅；④、N型或者P型非晶硅薄膜；⑤、ITO薄膜；⑥、感应线圈。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，列举以下实施实例。
实施例1
参照图1，首先在不锈钢导电衬底①上制备2000nm的N型非晶硅薄膜。列阵排列的感应线圈②于导电衬底①背面0.5㎝处，感应线圈②的直径为0.5cm，感应线圈②列阵的间距为1.5cm，列阵中通入1000安培交变电流，在不锈钢衬底①上形成涡流电场，进而加热硅薄膜，到晶化的温度，晶化后硅材料也会产生涡流电场，进一步晶化薄膜，制备得到N型的非晶硅薄膜。
之后再制备10nm非晶硅本征层，20nm P型非晶硅，所使用的方法为等离子体增强化学气象沉积，之后再溅射ITO，所使用的方法为电子束蒸发，之后再采用丝网印刷制备银电极；得到晶硅薄膜异质结太阳能电池(见图3)。
实施例2
参照图2，首先在不锈钢衬底①上制备2μm的P型微晶硅薄膜，将单根感应线圈②于导电衬底①背面0.5cm处，感应线圈②直径为5cm，线圈通入1000安培的交变电流，感应线圈②在电池背面往复平移线圈中的交变电流在导电衬底上和薄膜内部形成涡流，加热薄膜，使得薄膜进一步晶化，制备得到P型微晶硅薄膜。
之后再制备10nm非晶硅本征层，10nm N型非晶硅，所使用的方法为PECVD，之后再溅射ITO，所使用的方法为溅射，之后再铺设银线制备银电极得到晶硅薄膜得到异质结太阳能电池(见图3)。
实施例3
制成电池有轻便、可弯曲的优点，可组成可携带移动式的太阳能充电装置。比现有的产品更轻便，充电效果较好。
一个50W的太阳能充电装置，按每天有效吸收阳光发电时间为5小时计算，一年可发电91.25度。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。在不脱离本发明构思的前提下做出的若干替代或变形，且性能相近或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种制备晶硅薄膜异质结太阳能电池的方法，其特征在于：在导电衬底上，首先制备1-10μm N型微晶硅薄膜或非晶硅薄膜，之后再制备5-10nm非晶硅本征层，然后制备5-20nm P型非晶硅，之后再溅射ITO，制备电极，得到晶硅薄膜异质结太阳能电池；
或在导电衬底上，首先制备1-10μm P型微晶硅薄膜或非晶硅薄膜，之后再制备5-10nm非晶硅本征层，然后制备5-20nm N型非晶硅，之后再溅射ITO，制备电极，得到晶硅薄膜异质结太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的N型或P型晶化的硅薄膜的制备方法为
a)列阵排列的感应线圈于导电衬底背面0.1-1cm处，线圈通入1000-2000安培的交变电流，线圈中的交变电流在导电衬底上和薄膜内部形成涡流，加热薄膜，使得薄膜进一步晶化，制备得到一种晶化的硅薄膜；
或b)将单根感应线圈于导电衬底背面0.1cm-1cm处，线圈通入1000-2000安培的交变电流，感应线圈在电池背面往复平移线圈中的交变电流在导电衬底上和薄膜内部形成涡流，加热薄膜，使得薄膜进一步晶化，制备得到一种晶化的硅薄膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的非晶硅本征层的制备方法以及所述的P型或者N型非晶硅的制备方法为PECVD沉积法。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的溅射ITO为使用溅射或者电子束蒸发，沉积50-100nm的ITO薄膜。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的导电衬底的材质为不锈钢，铜箔、铝箔或钛合金铝箔。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：a)中感应线圈是方形列阵的形式，其单个线圈直径为0.2cm或20cm；b)中感应线圈的直径为5-30cm。
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