[发明专利]多晶硅—碳化硅叠层薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，具体是指一种由多晶硅和碳化硅二个子电池叠接构成的可吸收宽波段太阳能的叠层薄膜太阳能电池。

背景技术

太阳能是大自然赐予人类最清洁，最丰富的能源资源。目前商用的多晶硅太阳能电池转换效率多在15％左右，由于硅原材料涨价的影响，多晶硅太阳能电池成本的55％以上花费在硅材料衬底上。从商业产品的角度考虑，人们已经在大力开发低成本、高效率、大面积的硅薄膜太阳能电池。由于硅材料的禁带宽度为1.12eV，其构成的p-n结仅对略高于该能量的太阳光子有较强的吸收作用，由硅薄膜制成的单结太阳能电池的转换效率一般都低于10％。为了进一步提高薄膜太阳能电池的转换效率，叠层硅基薄膜太阳能电池引起了人们极大的重视。叠层太阳能电池的中心思想就是用不同禁带宽度的半导体薄膜材料分别吸收太阳能光谱中不同波长的光子能量，进而提高整个太阳能电池的转换效率。

立方碳化硅(3C-SiC)是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度约为在2.2eV，具有热导率高，抗氧化性能好，对环境友好，且原材料丰富等优点。用它制成的太阳能电池可以吸收太阳光中近紫外光部分的光子能量。2006年，日本的Shuichi Nonomura曾综述过用热丝化学气相沉积方法制备碳立方化硅/非晶硅薄膜单结太阳能电池，获得的太阳能电池转换效率为7.58％(Thin Solid Films，2006，501：164)。在叠层薄膜太阳能电池方面，2008年荷兰的R.E.I.Schropp报导了用热丝化学气相沉积方法制备微晶硅/微晶锗硅/掺氢微晶硅三叠层薄膜太阳能电池，转换效率达到10.9％(Thin Solid Films，2008，516：6818)。

发明内容

本发明的目是提出一种在廉价的玻璃或者不锈钢衬底上制备的有高光电转化效率的多晶硅-碳化硅叠层薄膜太阳能电池，以获得有市场竞争力的高性价比的硅基薄膜太阳能电池产品。

一种多晶硅-碳化硅叠层薄膜太阳能电池，其特征在于：依次由玻璃衬底、在玻璃衬底上沉积的透明导电薄膜下电极，在透明导电薄膜下电极上通过热丝化学气相沉积生长的叠接在一起的下子电池和上子电池、上电极，以及在上电极和上子电池之间的一层Ag金属反射层组成；其中透明导电薄膜下电极是是氧化铟锡，或者铝掺杂氧化锌或者氧化锡；其中下子电池由热丝化学气相沉积法生长的n型碳化硅层/p型碳化硅层构成；其中上子电池由热丝化学气相沉积法生长的n型多晶硅层/p型多晶硅层构成；其中上电极为Al金属层；其p型碳化硅层的厚度为150nm-1500nm，载流子浓度为：1×10¹⁶cm^-3至5×10¹⁷cm^-3；n型碳化硅层的厚度为：15-200nm，载流子浓度为：1×10¹⁸cm^-3至5×10¹⁹cm^-3。其p型多晶硅层的厚度为100-2000nm，载流子浓度为：1×10¹⁶cm^-3至5×10¹⁷cm^-3；n型多晶硅层的厚度为15-200nm，载流子浓度为：1×10¹⁸cm^-3至5×10¹⁹cm^-3。

上述多晶硅-碳化硅叠层薄膜太阳能电池，其透明导电薄膜下电极的可见光透过率大于85％，电阻率小于5×10^-3Ω·cm。