基于高雾度BZO前电极的高效率非晶硅/纳米硅叠层电池的制备

摘要

陷光效应可有效提升薄膜光伏太阳能电池的效率,并能降低光吸收层的厚度,从而降低电池的生产成本.目前,具有陷光效应的前电极在薄膜光伏太阳能电池中得到广泛应用.低压化学气相沉积法(LPCVD)生长的掺硼氧化锌(BZO)是一种可大规模工业化生产的高雾度透明导电膜,很适合应用于薄膜光伏太阳能电池的前电极或背电极.然而当BZO用作非晶硅/纳米硅(或称微晶硅)叠层电池的前电极时,由于BZO膜表面是金字塔结构,有众多V型沟槽,在BZO表面沉积非晶硅/纳米硅叠层电池时,容易在纳米硅本征层中产生微裂痕,从而造成电池的开路电压和填充因子降低,影响电池的效率.目前国际上量产化的大面积BZO膜LPCVD生长工艺和设备与在其之上制备高效率非晶硅/纳米硅叠层电池的配套工艺主要只掌握在知名厂商Oerlikon手中.rn 本文利用自行设计制造的LPCVD设备和自行开发的BZO生长工艺,制备BZO导电玻璃,并用自行研发的工艺在其之上制备非晶硅/纳米硅叠层电池,同时也用相近工艺在商用FTO导电玻璃(选用市场上的高质量产品,透过率和雾度在商用FTO导电玻璃中处领先水平)上制备非晶硅/纳米硅叠层电池,并对两者进行比较.实验发现:在工业化生产可接受的条件下,自行开发BZO前电极电池的QE总电流密度可比高质量商用FTO前电极电池高出约1mA/cm2左右,电池的短路电流BZO前电极电池也是有显著提高;本文还通过自行研发的工艺技术,成功解决BZO前电极+非晶硅/纳米硅叠层+银背电极结构电池的开路电压和填充因子过低的问题,使其效率较相近工艺的高质量商用FTO前电极非晶硅/纳米硅叠层电池略有提升,目前电池初始效率达到11.5％(在工业化生产可接受的纳米硅本征层厚度条件下),达到国际先进水平.由于自行开发的BZO导电玻璃的生产成本比高质量商用FTO导电玻璃要低得多,且BZO较FTO有更好的陷光效应,从而在提升非晶硅/纳米硅叠层电池效率和降低其生产成本的潜力上有优势,所以上述成果对推进非晶硅/纳米硅叠层太阳能电池的发展有积极意义.