增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法，在硅的N-I-P層與前、背兩個透明導(dǎo)電氧化物層之間分別刻蝕周期邊長為200～500nm的鋸齒狀三角一維光柵，其中硅的N-I-P層前表面的三角一維光柵與硅的N-I-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位20～160nm。本發(fā)明通過使硅薄膜太陽電池光吸收的前、背光柵織構(gòu)橫向錯位來增強電池的光吸收，硅薄膜太陽電池的總光吸收率與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，相對提高了7.9%～17.8%，進(jìn)一步提升了硅薄膜太陽電池的效率。
【專利說明】增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種增強硅薄膜太陽電池光吸收的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅薄膜太陽電池具有原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn)、柔性好、弱光發(fā)電效果好、易與建筑物結(jié)合、能源回收期短等優(yōu)點，是太陽電池研究的一個重要領(lǐng)域和發(fā)展方向，具有廣闊的市場前景。
[0003]由于硅薄膜太陽電池的硅吸光層較薄(通常幾百納米到幾個微米)，它的光吸收能力(特別是對近紅外和紅外光)較差，這影響了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。為了增強硅薄膜太陽電池對入射的太陽光的吸收，人們提出了各種陷光措施。主要的陷光措施有:①在硅薄膜太陽電池的前或(和)背電極上引入隨機的織構(gòu)在硅薄膜太陽電池的前或(和)背電極上引入周期性的織構(gòu)；③在硅薄膜太陽電池的前或(和)背電極上引入金屬納米結(jié)構(gòu)，利用等離子體效率增加陷光。
[0004]對于具有前、背周期性陷光結(jié)構(gòu)的硅薄膜太陽電池，由于傳統(tǒng)的電池的各層材料的共形沉積，前、背陷光結(jié)構(gòu)具有相同的形貌，但是這種前后共形的陷光結(jié)構(gòu)不是最佳的陷光結(jié)構(gòu)，難以獲得電池最大的光吸收。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于解決上述傳統(tǒng)的硅薄膜太陽電池前、背陷光結(jié)構(gòu)不匹配的問題，提供一種增強硅薄膜太陽電池光吸收的前、背陷光結(jié)構(gòu)匹配方法。
[0006]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在硅的N-1-P層與前、背兩個透明導(dǎo)電氧化物層之間分別刻蝕周期邊長為200?500nm的鋸齒狀三角一維光柵，其中硅的N-1-P層前表面的三角一維光柵與硅的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位20?160nm。
[0007]上述的鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為200nm時,優(yōu)選娃的N_I_P層前表面的三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位20?60nm ;鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為300nm時,優(yōu)選娃的N-1-P層前表面的三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位30?120nm ;鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為400nm時，優(yōu)選娃的N-1-P層前表面的三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位40?160nm,最佳橫向錯位120nm ;鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為500nm時,優(yōu)選硅的N-1-P層前表面的三角一維光柵與硅的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位50 ?150nm。
[0008]上述的透明導(dǎo)電氧化物層是摻鋁氧化鋅層或銦錫氧化物層。
[0009]本發(fā)明通過使硅薄膜太陽電池光吸收的前、背光柵織構(gòu)橫向錯位，來增強電池吸收，硅薄膜太陽電池的總光吸收率與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，相對提高了
7.9% ?17.8%ο【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是實施例1硅薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不僅限于這些實施例。
[0012]實施例1
[0013]如圖1所示，在玻璃襯底I上磁控濺射沉積一層800nm厚的摻鋁氧化鋅層2，然后結(jié)合光刻和刻蝕工藝，在摻鋁氧化鋅層2表面刻蝕周期邊長為200nm的鋸齒狀等邊三角一維光柵3，再利用等離子體增強的化學(xué)氣相沉積法在摻鋁氧化鋅層2上沉積500nm厚的硅的N-1-P層4，在硅的N-1-P層4背表面刻蝕周期邊長為200nm的鋸齒狀等邊三角一維光柵5，在硅的N-1-P層4背表面再磁控濺射沉積一層SOnm厚的摻鋁氧化鋅層6，使硅的N-1-P層4前表面的等邊三角一維光柵3 (即摻鋁氧化鋅層2表面刻蝕的等邊三角一維光柵3)與硅的N-1-P層4背表面的等邊三角一維光柵5橫向錯位20nm,最后利用熱蒸發(fā)在80nm厚的摻鋁氧化鋅層6表面鍍一層200nm厚的鋁背反射電極7，得到硅薄膜太陽電池。結(jié)果表明，前、背光柵具有橫向錯位20nm的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，電池總光吸收率從35.4%提高到38.2%，提高了 2.8%，相對提高了 7.9%。
[0014]實施例2
[0015]本實施例使硅的N-1-P層前表面的等邊三角一維光柵與硅的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位40nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同,得到的娃薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從35.4%提高到39.7%，提高7 4.3%，相對提高了 12.1%。
[0016]實施例3
[0017]本實施例使硅的N-1-P層前表面的等邊三角一維光柵與硅的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位60nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同,得到的娃薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從35.4%提高到38.9%，提高7 3.5%，相對提高了 9.9%。
[0018]實施例4
[0019]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為300nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位30nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從39.5%提聞到43.3%，提聞了 3.8%，相對提聞了 9.6%。
[0020]實施例5
[0021]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為300nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位60nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從39.5%提高到44.5%，提高了 5.0%，相對提高了 12.7%。
[0022]實施例6[0023]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為300nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位120nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從39.5%提高至IJ 44.5%，提高了 5.0%，相對提高了 12.7%。
[0024]實施例7
[0025]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為400nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與硅的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位40nm，硅薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從38.3%提高到42.0%，提高了 3.7%，相對提高了 9.7%。
[0026]實施例8
[0027]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為400nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位120nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從38.3%提高到45.1%，提高了 6.8%，相對提高了 17.8%。
[0028]實施例9
[0029]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為400nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位160nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從38.3%提高到42.3%，提高了 4.0%，相對提高了 10.4%。
[0030]實施例10
[0031]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為500nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位50nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從41.9%提高到46.6%，提高了 4.7%，相對提高了 11.2%。
[0032]實施例11
[0033]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為500nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位IOOnm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從41.9%提高至IJ 46.1%，提高了 4.2%，相對提高了 10.0%。
[0034]實施例12
[0035]本實施例中鋸齒狀等邊三角一維光柵的周期邊長為500nm，使硅的N_I_P層前表面的等邊三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的等邊三角一維光柵橫向錯位150nm,娃薄膜太陽電池的制備工藝與實施例1相同，得到的硅薄膜太陽電池與未橫向錯位的硅薄膜太陽電池相比，總光吸收率從41.9%提高到45.9%，提高了 4.0%，相對提高了 9.5%。
【權(quán)利要求】
1.一種增強娃薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法,其特征在于:在娃的N-1-P層與前、背兩個透明導(dǎo)電氧化物層之間分別刻蝕周期邊長為200?500nm的鋸齒狀三角一維光柵，其中硅的N-1-P層前表面的三角一維光柵與硅的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位20?160nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法，其特征在于:所述的鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為200nm,其中娃的N-1-P層前表面的三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位20?60nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法，其特征在于:所述的鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為300nm,其中娃的N-1-P層前表面的三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位30?120nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法，其特征在于:所述的鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為400nm,其中娃的N-1-P層前表面的三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位40?160nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法，其特征在于:所述的鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為500nm,其中娃的N-1-P層前表面的三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位50?150nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法，其特征在于:所述的鋸齒狀三角一維光柵的周期邊長為400nm,其中娃的N-1-P層前表面的三角一維光柵與娃的N-1-P層背表面的三角一維光柵橫向錯位120nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強硅薄膜太陽電池光吸收的織構(gòu)橫向錯位方法，其特征在于:所述的透明導(dǎo)電氧化物層是摻鋁氧化鋅層或銦錫氧化物層。
【文檔編號】H01L31/18GK103646998SQ201310692912
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】高斐, 王皓石, 劉生忠, 訾威, 陳彥偉, 武怡, 宋飛鶯, 馬笑軒, 肖鋒偉 申請人:陜西師范大學(xué)