一种薄膜太阳能电池的制造方法技术

本发明专利技术提供一种太阳能电池制造方法，其中包括如下步骤：在衬底(45)上形成第二电极(44)；在第二电极(44)上形成第二n型非晶硅层(43n)；在第二n型非晶硅层(43n)上形成第二i型非晶硅层(43i)；对所形成的非晶硅层进行激光结晶处理，转换为第二n型微晶硅层和第二i型微晶硅层；在所形成的微晶硅层上形成第二p型微晶硅层(43p)；以及形成第二电极(41)。当所述衬底(45)为聚合物薄膜时，为了避免激光所产生的热量对聚合物薄膜的损害，在所述衬底(45)上形成热绝缘层(45t)。本发明专利技术的方法通过将激光结晶技术应用于太阳能电池的制造缩短了微晶硅层的形成时间，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池制造工艺，特别涉及用于一种柔性薄膜太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
随着现代工业的高速发展、技术快速的更新换代以及对能源的需求，现在能源结构正在发生着根本性的变革。传统的能源煤炭、石油、天然气的使用量将在2020年-2040 年到达高峰，而在2050年后将会逐渐枯竭。可再生能源(主要是太阳能)等替代能源从 2000年开始迅猛发展，到2050年使用量将达到高峰。传统太阳能电池是使用单晶硅或多晶硅薄片，其中硅材料应用较多，浪费严重，硅元素提纯工艺复杂且成本太高。薄膜太阳能电池使用非晶硅或其他材料，硅元素量使用很少或不使用硅材料，所以基本无原料瓶颈，尤其是非晶硅薄膜太阳能电池，成本低且工艺成熟，所以发展很快，成为目前薄膜太阳能电池最成熟的产品之一。薄膜硅电池分为非晶硅和微晶硅两种。非晶硅太阳能电池于上世纪70年代首度开发成功，其禁带宽度为1. 7eV，大于结晶硅，对太阳光谱相应较好，可以使用低成本基板在低温下成膜，薄膜厚度在Iym以下，大大降低了成本，这些优点使其大受关注。但是，目前三叠层非晶硅太阳能电池最高的光电转换效率只有13%，作为商用化生产的单层电池转换效率更低，只有6%。而且，由于非晶材料的不稳定性，使非晶硅太阳能电池的转换效率存在严重的光致衰退效应，这个问题至今尚未解决。微晶硅可以在接近室温的低温下制造，特别是使用大量氢气稀释的硅烷，可以生成晶粒尺寸IOnm的微晶硅薄膜。到上世纪90年代中期，微晶硅的效率已经超过非晶硅，达到10%以上。而且，没有出现光致衰退效应。微晶硅薄膜太阳能电池的微晶硅薄膜厚度一般在2-3 μ m，现在单结微晶硅薄膜太阳能电池的转换效率在10%左右，还达不到大规模工业化生产的转换效率水平。但是，以非晶硅太阳能电池为顶层、微晶硅太阳能电池为底层来开发出叠层太阳能电池，其理论转换效率则可达到 50%。目前，微晶硅(Eg = 1. IeV)和非晶硅(Eg = 1. 7eV)的叠层太阳能电池转换效率已经达到14%，显示出良好的应用前景。如图1所示，其中示出一种传统的单结非晶硅薄膜太阳能电池的层结构。该非晶硅薄膜太阳能电池是在透明基板1(主要是玻璃)上依次沉积、溅射受光面电极2、光电转换层3、衬面电极4而形成。作为透明基板1，可采用玻璃板、透明树脂膜等。受光面电极2由例如ITO(锢锡氧化物)等透明导电性氧化物构成。从受光面电极2侧开始，光电转换层3 具有P型非晶硅层、i型非晶硅层及η型非晶硅层的层积结构。衬面电极4由例如银、铝、 钛、铜等金属材料和ΙΤ0、SnO等金属氧化物的层积膜构成。光线从透明基板1侧透过并在光电转换层2转换为电能从电极2和4导出。为了增加光电转换效率，将非晶硅作为第一光电转换层、微晶硅作为第二光电转换层来形成叠层太阳能电池。如图2所示，其中示出一种传统的双结非晶微晶硅薄膜太阳能电池的层结构。该非晶微晶硅薄膜太阳能电池是在透明基板21 (玻璃或聚合物薄膜)上依次沉积、溅射受光面电极22、第一光电转换层23、第二光电转换层M、衬面电极25而形成。从受光面电极22 侧开始，第一光电转换层23具有ρ型非晶硅层、i型非晶硅层及η型非晶硅层的层积结构， 以及第二光电转换层M具有P型微晶硅层、i型微晶硅层及η型微晶硅层的层积结构。衬面电极4由例如银、铝、钛、铜等金属材料和ΙΤ0、SnO等金属氧化物的层积膜构成。光线从透明基板21侧透过并在第一光电转换层23和第二光电转换层M转换为电能从电极22和 25导出。由于非晶硅光电转换层与微晶硅光电转换层具有不同光吸收和光电转换性能，因此非晶微晶硅叠层太阳能电池板可以提高光电转换效率。还可以将玻璃基板作为背光衬底，并在该衬底上依次形成绒面底电极、光电转换层和透明电极。在工作时，光从透明电极入射。如图3所示，其中示出一种传统的双结非晶微晶硅薄膜太阳能电池的层结构。该非晶微晶硅薄膜太阳能电池是在衬底35(玻璃或聚合物薄膜)上依次沉积、溅射衬面电极 34、第二光电转换层33、第一光电转换层32、透明的受光面电极31而形成。从受光面电极 31侧开始，第一光电转换层32具有ρ型非晶硅层、i型非晶硅层及η型非晶硅层的层积结构，以及第二光电转换层33具有ρ型微晶硅层、i型微晶硅层及η型微晶硅层的层积结构。 衬面电极34由例如银、铝、钛、铜等金属材料和IT0、Sn0等金属氧化物的层积膜构成。光线从受光面电极31侧透过并在第一光电转换层32和第二光电转换层33转换为电能从电极 31和34导出。但是目前的工艺技术中还是存在几个美中不足的地方，其中一个便是微晶薄膜的生长速率较慢，成为生产线产能的瓶颈，并增加固定资本投资，增加成本。由于目前微晶薄膜的生长速率仅能达到0. 5nm/s，完成1.5-2微米的微晶薄膜生长需要约50分钟时间，甚至更长，远远不能满足产能的需要。经过较长时间对传统的等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)技术进行优化后，现在可以预见的是用PECVD方式提高微晶硅薄膜的生长速率的空间并不是很大。
技术实现思路
针对现有技术中的以上问题，本专利技术试图改进薄膜太阳能电池的生产工艺，降低材料成本，节约生产设备和生产工艺上的资金和时间，并且缩短电池的生产周期，提高电池产能。本专利技术所提出的新方法是运用现在多晶硅TFT工艺中运用较为广泛的激光结晶技术来快速制造微晶薄膜，从而解决微晶硅生长速率问题，达到降低最终薄膜电池成本的目的。同时采用一种热绝缘层技术，使激光结晶技术可以在绝缘柔性聚合物衬底上制造高效太阳能电池。同时，激光结晶技术还可以通过使用一个热绝缘层在柔性绝缘性聚合物衬底上制造高效太阳能电池。因为通常生长高质量半导体材料，尤其是晶体半导体，需要较高的温度，而柔性聚合物衬底一般所能承受的温度在350度以下。因此至今为止在绝缘衬底上制造的太阳能电池的转换效率都相对较低，仅在5%以下，限制了其应用。本专利技术将能快速有效地解决这些问题，从而使高效太阳能电池可以在曲面结构上敷设使用，如汽车顶棚，无人驾驶飞机，卫星等。也可以做成卷状形，便于携带，不易损坏，需要时打开即可使用，大大扩大太阳能电池的应用范围。为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供了一种薄膜太阳能电池制造方法，其中包括如下步骤在衬底上形成第二电极；在第二电极上形成第二 η型非晶硅层；在第二 η型非晶硅层上形成第二 i型非晶硅层；对所形成的非晶硅层进行激光结晶处理，转换为第二 η型微晶硅层和第二 i型微晶娃层；在所形成的微晶硅层上形成第二 ρ型微晶硅层；以及形成第一电极。上述太阳能电池制造方法，还可以在所述第二 ρ型微晶硅层上依次形成第一 η型非晶硅层、第一 i型非晶硅层以及第一P型非晶硅层；然后在所述第一P型非晶硅层上形成所述第二电极。所述激光结晶处理为受激准分子激光退火处理(ELA)或者连续侧向结晶激光退火处理(SLS)，通过将激光扫描经过非晶硅层表面来使非晶硅结晶为微晶硅。当所述衬底为聚合物薄膜时，为了避免激光所产生的热量对聚合物薄膜的损害， 在所述衬底上形成热绝缘层。本专利技术的方法通过将激光结晶技术应用于太阳能电池的制造缩短了微晶硅层的形成时间，提高了生产效率。本专利技术的方法不但可以应用制造单结太阳能电池、双结叠层太阳能电池，而且还可以用于制造多结叠层太阳能电池；不但可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种太阳能电池制造方法，其中包括如下步骤：在衬底（４５）上形成第二电极（４４）；在第二电极（４４）上形成第二ｎ型非晶硅层（４３ｎ）；在第二ｎ型非晶硅层（４３ｎ）上形成第二ｉ型非晶硅层（４３ｉ）；对所形成的非晶硅层进行激光结晶处理，转换为第二ｎ型微晶硅层和第二ｉ型微晶硅层；在所形成的微晶硅层上形成第二ｐ型微晶硅层（４３ｐ）；以及形成第一电极（４１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立友，
申请(专利权)人：浙江正泰太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：86