硅基叠层薄膜太阳电池前后电极的选择及匹配性

■ 浙江正泰太阳能科技有限公司

牛新伟 郁操 程冰 王明华 朱鑫 茅建峰 陈振 刘胜芳 王晓飞 李琳琳 梅小琴 刘石勇 陈晨 冯启异 杨立友

一 引言

传统硅基薄膜电池一般采用氟掺杂的氧化锡(Tin Oxide)FTO作为前电极。FTO可以在线或离线用常压化学气相沉积(APCVD)的方法大量生产，质量稳定，已被大量用于单结非晶硅电池中。但FTO在叠层薄膜电池应用上也有许多问题，例如很难提高薄膜的一些关键光学特性，特别是雾度，导致FTO在叠层电池上的电流偏低。更重要的是FTO在PECVD生长非晶硅时容易被还原，导致膜的吸收增强，电池效率下降。

近年来为解决这些问题，氧化锌(ZnO)已被广泛采用作为薄膜电池的前电极，特别是硅基叠层薄膜电池[1]。流行的氧化锌制备方法有两种：一是低压化学气相沉积法(LPCVD)ZnO，一般采用硼烷(B2H6)做气相掺杂，也常被称为BZO；另一种是PVD溅射ZnO，然后湿法腐蚀制绒面，采用铝（Al2O3）掺杂的靶材形成固相掺杂，这种方式的ZnO常称为AZO。

硅基薄膜电池背电极的选择传统上选用PVD溅射AZO/Ag/Al 结构，这里AZO为铝掺杂的氧化锌(Al doped ZnO)。在一些低端硅基薄膜电池结构中，为降低成本也采用无银层结构，即简单的AZO/Al结构。在这种结构中光的背反射来源于两个方面：一是a-Si:H/AZO界面由于index的不同会对光产生一定的反射作用；二是银层或铝层(没有银层的话)的光反射作用，这部分起主要作用。在这种金属背电极结构中AZO还起到阻挡金属Ag或Al进入到硅电池中，并防止激发等离子激元。铝还要起导电及与引线的焊接层的作用。……