本发明专利技术公开了一种带有介质层的肖特基结构的非晶硅薄膜电池及制作方法，所述薄膜电池包含透明衬底、前透明导电层TCO、欧姆接触层p-a-Si:H、有源层非晶硅i-a-Si:H或微晶硅i-μc-Si:H、介质层、背电极Al；同时提供了薄膜电池的制作方法，依次包括通明衬底层清洗、溅射真空镀TCO层、PECVD真空镀p-a-Si:H层和i-a-Si:H层(或i-μc-Si:H)、清洗、真空蒸镀(或旋涂)介质层和背电极Al层步骤，经后处理获得成品；本发明专利技术采用了非晶硅薄膜的肖特基结构，增加了介质层，提高了太阳光光谱在长波区的吸收，降低了吸收损耗和串联电阻，提高了开路电压和填充因子；工艺简单，可大幅度降低制造成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种薄膜电池，特别涉及。
技术介绍
非晶硅薄膜太阳能电池由于具有低成本、工艺技术成熟等优势广泛受到人们的关注。但少数载流子扩散长度短及光电转换效率低，因此需要提高非晶硅薄膜电池有效的光吸收及光电转换效率。非晶硅薄膜电池中多数采用p-i-n结构，就是用TCO层作为透明电极，ρ层作为窗口层，i层作为太阳能电池的本征层，即是主要的光吸收层，用η层形成ρη结的内建电场， 产生开路电压。但在P-i-n结构中掺杂层P层和η层对功率转换没有直接的作用，且η层会有吸收导致功率损耗。由于非晶硅薄膜光学带隙为1. 7eV，材料本身对长波区的不敏感，因此限制了非晶硅电池的光电转换效率。解决这一问题的有效途径就是制作叠层P-i-n电池，就是在一个 P-i-n电池的上面再沉积一个或多个p-i-n电池。但这样增加了非晶硅电池的制作成本，工艺复杂。非晶硅电池中的肖特基结构由于制作简单，成本低，且随着光伏材料的出现，在非晶硅电池的发展中扮演着相当重要的角色。传统的肖特基结构为薄层金属电极、非晶硅有源层、收集电极，利用金属电极与非晶硅的肖特基势垒形成内建电场产生开路电压。内建电场的产生过程不再需要P-i-n结构中的η掺杂层，这样可以完全避免η掺杂层的吸收损耗。其中薄层金属电极侧为受光面，因此又称为前肖特基结构。在传统的肖特基结构中存在着由于金属和无序隙态导致的费米能级的钉扎效应， 因此会引起开路电压和填充因子的劣化。且前电极的薄层会有明显的光吸收。在这种情况下，显然很难控制吸收损耗且无法达到充分利用太阳光谱的效果。因此，在肖特基结构中，如何降低光吸收损耗，如何添加一个具有合适带隙宽度及功函数匹配材料，降低串联电阻且增强载流子收集，又能避免钉扎效应，就成了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有非晶硅薄膜太阳能电池存在的光谱利用率不高、串联电阻大的问题，而提供。本专利技术之带有介质层的肖特基结构的非晶硅薄膜电池是由透明衬底(玻璃)、前透明导电层TC0、欧姆接触层p-a-Si H、吸收层(有源层)i-a-Si H或微晶硅i_ μ c-Si H、 介质层LiF或聚合物、背电极Al从下往上构成的带有介质层的背肖特基结构。所述的透明衬底采用高透光率的玻璃。所述的前透明导电层TC0，光从它穿过被电池吸收，又充当电池的电极，要求透过率高、导电性好，采用溅射的方法制备。其厚度控制在100·。为了增加太阳光入射率，减少反射光的作用，将TCO制成绒面结构。所述的欧姆接触层p-a-Si:H采用ρ型非晶硅薄膜，用PECVD方法制备，其厚度控制在20nm。所述的吸收层(有源层)采用的是非晶硅或微晶硅，其厚度控制在200 400nm。所述的介质层采用的是氟化锂或聚合物，用蒸镀或旋涂的方法制备。其厚度控制在0. 2 4nm。介质层起到增强光吸收，降低串联电阻的作用，可以避免金属与非晶硅接触的钉扎效应和界面缺陷。所述的背电极采用Al膜，用蒸镀的方法制备，膜厚控制在50 lOOnm。本专利技术之带有介质层的肖特基结构的非晶硅薄膜电池的制作方法包括如下步骤1、透明衬底清洗刷洗，使用0. 3%表面活性剂；水洗，处理过程是，前给水10s、排水30s、给水90s，共两回，US超声清洗，超声波的频率为35KHz，旋转干燥。2、前透明导电层溅射前透明导电层溅射的条件为靴材^i2O3 SnO2 = 90 10， Ar气流量400Sccm和O2气流量0. 6Sccm ；溅射功率为0. 30 0. 75kff,压力为0. 65 0. 85Pa，温度为205 225°C ；溅射过程中微量的氧气可以改变薄膜的结晶状态，降低电阻率。3、等离子体处理等离子体处理的条件为压力165 175Pa，功率500W，温度 225 235°C，氢气或氟化氮100 %，等离子体处理％iin，形成绒面结构。4、PECVD连续沉积p-a_Si :H膜-非晶硅膜或微晶硅膜=PECVD为等离子增强化学气相沉积；PECVD沉积p-a-Si:H膜的条件为掺入硼烷的掺杂比为30%，硼原子在a_Si :H网络中以配位方式成键的，使得硼原子成为有效的受主杂质。衬底温度为225 255°C，射频功率200 250W，气体为硅烷60%、氢气40%、硼烷30%，生长气压为85 951 ；PECVD沉积非晶硅膜或微晶硅膜的条件为衬底温度250 300°C，射频功率 200 250W，气体硅烷70%和氢气50%，生长气压65 75Pa。5、微刻蚀清洗微刻蚀清洗条件为采用1. 6MHz的兆声清洗、水洗、IPA蒸汽干燥、 刻蚀。刻蚀剂为HF NH4F H2O = 0. 17 17.10 82. 73，其作用是把容易氧化的a_Si表层的氧化硅去掉，以免接触不良；基板清洗后要控制时间较短，因为表面曝露的是a_Si:H， 在空气中停放会再氧化，时间要小于20分钟；如超过时间还未进行成膜的，则需进行重洗。6、真空蒸镀介质层氟化锂或者旋涂方法聚合物薄膜真空蒸镀介质层氟化锂或者旋涂方法聚合物薄膜的条件为氟化锂采用钼舟，温度为200°C，用晶振监控蒸发速度为每分钟1格；聚合物的条件为采用3，4-乙撑二氧噻吩单体的聚合物和聚苯乙烯磺酸盐，增加电流密度；旋涂速度为3000rpm/60s，旋涂后在大气状态下130°C退火10分钟，退火后冷却 3分钟。7、连续蒸镀背电极Al 真空蒸镀背电极Al步骤中，铝纯度为99. 999%，蒸镀电流为2A，用晶振监控蒸发速度为每分钟10格，蒸镀压力8X10_3Pa。8、处理后，得到成品。本专利技术的有益效果本专利技术采用了非晶硅薄膜的肖特基结构，增加了介质层，提高了太阳光光谱在长波区的吸收，降低了吸收损耗和串联电阻，提高了开路电压和填充因子； 工艺简单，可大幅度降低制造成本。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的带有介质层的肖特基结构的非晶硅薄膜电池的结构示意图。图2为本专利技术实施例2制备的带有介质层的肖特基结构的非晶硅薄膜电池的结构示意图。图3为本专利技术的带有介质层的肖特基结构的非晶硅薄膜电池的结构示意图。 具体实施例方式如图3所示，本专利技术之带有介质层的肖特基结构的非晶硅薄膜电池是由透明衬底 (玻璃)、前透明导电层TC0、欧姆接触层p-a-Si H、吸收层(有源层)i-a-Si H或微晶硅 i-yc-Si:H、介质层LiF或聚合物、背电极Al从下往上构成的带有介质层的背肖特基结构。所述的透明衬底采用高透光率的玻璃。所述的前透明导电层TC0，光从它穿过被电池吸收，又充当电池的电极，要求透过率高、导电性好，采用溅射的方法制备。其厚度控制在100·。为了增加太阳光入射率，减少反射光的作用，将TCO制成绒面结构。所述的欧姆接触层p-a-Si :H采用ρ型非晶硅薄膜，用PECVD方法制备，其厚度控制在20nm。所述的吸收层(有源层)采用的是非晶硅或微晶硅，其厚度控制在200 400nm。所述的介质层采用的是氟化锂或聚合物，用蒸镀或旋涂的方法制备。其厚度控制在0. 2 4nm。介质层起到增强光吸收，降低串联电阻的作用，可以避免金属与非晶硅接触的钉扎效应和界面缺陷。所述的背电极采用Al膜，用蒸镀的方法制备，膜厚控制在50 lOOnm。本专利技术之带有介质层的肖特基结构的非晶硅薄膜电池的制作方法包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王丽娟，薛俊达，秦海涛，张伟，
申请(专利权)人：营口联创太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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