[发明专利]叠层结构和具有该叠层结构的光伏器件

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，特别涉及一种叠层结构和具有该叠层结构的光伏器件。

背景技术

近年来，由于能源的日益短缺，可再生绿色能源的开发利用越来越受到人们的关注，尤以太阳能的利用特别受到世人的青睐。作为太阳能转换媒介的光伏(photovoltaic)器件的开发引起了普遍关注。氢化非晶硅和纳米晶硅薄膜光伏器件以其大面积、低成本、易于生产及铺设安装等优势代表着光伏技术的发展趋势，随着光伏器件在商业和住宅设施中的广泛应用显现出巨大的潜力。薄膜光伏器件又称为薄膜太阳能电池或薄膜光伏电池，图1为典型的薄膜光伏器件结构示意图，如图1所示，薄膜光伏器件包括高透明度和结构稳定的基板10，在基板10表面形成的透明导电氧化物前电极20，通常由锡氧化物(SnO₂)构成；接下来是p层31，其材料通常为硼掺杂的非晶硅合金，例如非晶硅碳(a-SiC)，非晶硅氮(a-SiN)，或者非晶硅氧(a-SiO)；光吸收层i层32，通常由本征的非晶硅、纳米硅、或非晶硅锗合金构成，用于将光能转换为电能；n层33，通常由磷掺杂的非晶硅或纳米硅组成；p层31、i层32和n层33通常被称为p-i-n光电单元。另一层透明导电膜41以及反光金属膜42。透明导电膜41和反光金属膜42合在一起组成背电极40。金属膜42的外层是起保护作用的背板50。

薄膜光伏器件的背电极40要求具有高的光反射率，以便有效地将未被吸收的长波光线60反射回光伏器件中，以增加光的吸收率，从而增加光电流亦即光电转换效率。在使用透明导电氧化物薄膜41和反光金属膜42作为背电极时，常用的透明导电氧化物薄膜41的材料是氧化锌(ZnO)，反光金属膜42的材料是银，即背电极40为ZnO/Ag组合。这种ZnO/Ag组合，虽然金属银具有良好的反光能力，但银自身的扩散能力很强，随着银渗透到硅层，厚的银层会导致明显的分流，分流又会使光电转化率下降。随着时间的推移，银会部分地失去本身的光泽，ZnO/Ag制成的背电极40的反光能力就会降低，同样导致光电转化率下降。另一种背电极40的透明导电氧化物薄膜41是氧化锌，反光金属膜42的材料是铝，即氧化锌和铝(ZnO/Al)的组合。ZnO/Al组合作为一种背电极40的材料，虽然避免了分流问题，但是反光能力要显著地逊色于ZnO/Ag，这是因为铝的反光能力相比银要差很多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叠层结构和具有该叠层结构的光伏器件，能够提高薄膜光伏器件的光电转换效率。

为达到上述目的，本发明提供的一种叠层结构，包括透明导电层和位于所述透明导电层表面的反光层，所述叠层结构还包括隔离层和辅助反光层，所述隔离层位于所述反光层和所述辅助反光层之间；所述隔离层的厚度为2纳米或40纳米。

优选地，所述透明导电为氧化锌ZnO或铝掺杂的氧化锌ZnO:Al，所述反光层为银Ag或铝Al。

优选地，所述反光层的厚度为20纳米～100纳米。

优选地，所述隔离层的材料为氧化铝、氧化锌、氧化锡、ITO或氧化钛。

优选地，所述辅助反光层的材料为铝Al，或镍Ni、钒V、钛Ti、铬Cr、铜Cu、金Au中的一种或组合。

优选地，所述辅助反光层的厚度为60纳米～300纳米。

本发明提供的一种光伏器件至少包括一个p-i-n光电单元，所述叠层结构包括透明导电层和位于所述透明导电层表面的反光层，所述叠层结构还包括隔离层和辅助反光层，所述隔离层位于所述反光层和所述辅助反光层之间；所述隔离层的厚度为2纳米或40纳米。

优选地，所述隔离层的材料为氧化铝、氧化锌、氧化锡、ITO或氧化钛。

优选地，所述辅助反光层的材料为铝Al，或镍Ni、钒V、钛Ti、铬Cr、铜Cu、金Au中的一种或组合。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的叠层结构背电极通过在ZnO/Ag或ZnO/Al组合的基础上增加隔离层和辅助反光层。一方面，对于ZnO/Ag组合，隔离层和辅助反光层能够在减薄银层的情况下不降低背电极的反光能力，而且由于银层的减薄和隔离层的阻挡银扩散的作用，可以有效地减小分流，提高光伏器件的光电转换效率。另一方面，对于ZnO/Al组合，在ZnO/Al组合的基础上增加隔离层和辅助反光层，能够进一步提高ZnO/Al的反光能力，提高光电转换效率，并改善ZnO/Al组合的导电性能。具有本发明叠层结构的光伏器件能够提高光电转换效率和稳定性。

附图说明