[发明专利]本征层为碳锗薄膜的太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术

地球大气上界的太阳辐射光谱的99％以上在波长0.15～4.0微米之间。大约50％的太阳辐射能量在可见光谱区(波长0.4～0.76微米)，7％在紫外光谱区(波长＜0.4微米)，43％在红外光谱区(波长＞0.76微米)。在现在非晶硅薄膜太阳能电池以本征层作为吸收层技术中，本征层的性能严重影响到太阳能电池的工作效率。一般对本征层有两个方面的参数有要求：一是其带隙宽度，另一个是其吸收系数。目前常以非晶硅材料为本征层，其带隙在1.8eV左右，对应的吸收波长为0.69微米以下，这对于太阳光谱来说还有将近50％的能量没有被利用，存在带隙较宽、吸收系数偏小的缺点。因此应通过提高太阳能电池的吸收效率和提高太阳能电池的光谱响应范围来提高太阳能电池效率。

发明内容

本发明是要解决现有以非晶硅材料为本征层存在带隙较宽、吸收系数偏小的问题，提供本征层为碳锗薄膜的太阳能电池及其制备方法。

本发明的本征层为碳锗薄膜的太阳能电池，包括透明衬底、透明导电薄膜、P型窗口层、本征层和N型层，透明导电薄膜设在透明衬底的上表面上，P型窗口层设在透明导电薄膜的上表面上，本征层设在P型窗口层的上表面上，N型层设在本征层的上表面上；其中所述本征层为碳锗薄膜。

上述本征层为碳锗薄膜的太阳能电池的制备方法，按以下步骤进行：一、将透明衬底上镀上透明导电薄膜；二、在透明衬底上的透明导电薄膜上镀上P型窗口层；三、将带有透明导电薄膜和P型窗口层的透明衬底用丙酮超声波清洗15～30分钟，再用质量百分比浓度为99.5％的乙醇溶液清洗15～30分钟，最后用去离子水清洗15～30分钟；四、将经过步骤三处理的带有透明导电薄膜和P型窗口层的透明衬底在真空度为1.0×10^-4～9.9×10^-4帕的条件下，加热至25～700℃，然后保温10～120分钟后通入氩气，再在压强为3～5帕的条件下，对P型窗口层的上表面进行反溅清洗10～20分钟；五、在石墨靶上的溅射功率为60～200瓦、锗靶上的溅射功率为60～200瓦、气体流量为10～50毫升/分钟的条件下，施加溅射功率启辉，预溅射3～5分钟至压强降至0.1～2帕，然后在脉冲负偏压为0～-200伏、占空比为10～90％的条件下，对经过步骤四处理的P型窗口层上表面镀膜，然后在真空条件下自然冷却至室温，即在P型窗口层的上表面上得到本征层；六、在本征层上镀上N型层，即完成本征层为碳锗薄膜的太阳能电池的制备。

本发明的太阳能电池结构新颖，且制备工艺简单、容易操作；本征层为碳锗薄膜，具有窄带隙，光学吸收较大的优点，本发明本征层的吸收系数为10⁴～10⁶cm^-1，光学带隙为1.05～1.55eV；采用碳锗薄膜为本征层可以提高太阳能电池的光谱响应范围、稳定性和光电转化效率。

附图说明

图1为本发明本征层为碳锗薄膜的太阳能电池的结构示意图；图2为具体实施方式五十八中本征层的吸收系数变化范围图；图3为具体实施方式五十八中本征层的的光学带隙变化范围图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：结合图1描述本实施方式。本实施方式的本征层为碳锗薄膜的太阳能电池，包括透明衬底1、透明导电薄膜2、P型窗口层3、本征层4和N型层5，透明导电薄膜2设在透明衬底1的上表面上，P型窗口层3设在透明导电薄膜2的上表面上，本征层4设在P型窗口层3的上表面上，N型层5设在本征层4的上表面上；其中所述本征层4为碳锗薄膜。

图1中1为透明衬底，2为透明导电薄膜，3为P型窗口层，4为本征层，5为N型层。