[发明专利]具有变化折射率反射层的薄膜太阳能电池光伏器件

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池的光伏器件结构，具体是一种具有变化折射率反射 层的薄膜太阳能电池光伏器件。

背景技术

传统的薄膜太阳能电池中，与传统太阳能电池相比，超薄的薄膜太阳能电池更 加经济也更具发展前景。然而，目前薄膜太阳能电池转换效率不高，这主要是由于 使用廉价的玻璃或不锈钢替代材料引起的结构缺陷。一个提高薄膜太阳能电池效率 的方法是制造多结太阳能电池。使用多个PIN结可以捕捉到更宽的太阳能光谱，例 如，面对阳光的顶电池比底电池具有更大的带隙，因而未被顶电池吸收的长波光子 会被底电池所吸收。

如果引入一个中间反射层来反射更多的短波光子可以增加通过顶电池的光学 路径从而减少损耗、降低成本。更薄的上层也可使光线弱化降低、稳定性提高。例 如附图1所示的传统的带有中间反射层的光伏器件，它包括一层透明基层101，其 折射率为n1，101上方覆盖了前部电极102，其折射率为n2，一个折射率为n3的抗 反射层103覆盖在102上，在抗反射层的上方是折射率为n4的第一个PIN结104 和折射率为n6的第二个PIN结106，之间是一个具有固定折射率n5的中间反射层 105。PIN结106上方先是后部反射层107，然后是后部电极108。为使效率最大化， 第一个PIN结104一般比第二个PIN结106有更大的带隙，这样未被104吸收的长 波光子将被接下来的106吸收。为使抗反射层有效，103层的厚度取n3*t3＝λ₁/4， 其中λ₁是被104和106吸收的具有最大光学密度的目标波长。105层的厚度取 n5*t5＝λ₂/2，其中λ₂是被104吸收的具有最大光学密度的目标波长。理想状态下， 我们希望长波光子不要被反射而是通过并被106吸收。然而，固定折射率的反射层 会使某些长波光子被反射而不是被106吸收，因而转换效率受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，在传统具有反射层的光伏器件基础上进行改 进，提供一种具有变化折射率反射层的薄膜太阳能电池光伏器件。

本发明的一个技术方案是：该光伏器件包括有位于前部的基层和一号电极，还 包括有位于后部的二号电极，在一号电极和二号电极之间设置有两层光伏结构，即 一号光伏结构和二号光伏结构，一号光伏结构与二号光伏结构之间具有一个中间反 射层；所述中间反射层在其厚度方向上具有变化的折射率。

所述中间反射层在厚度方向上的折射率变化曲线为正弦曲线或方波曲线。

所述中间反射层的材料为SiO2和Si3N4的混合物，其化学式表示为SiOxNy， 其中氮含量y/(x+y)的取值为0～1。

所述二号光伏结构与一号电极之间还具有一个后部反射层207，后部反射层在 其厚度方向上具有变化的折射率。

所述后部反射层在厚度方向上的折射率变化曲线为正弦曲线或方波曲线。

所述后部反射层的材料为SiO2和Si3N4的混合物，其化学式表示为SiOxNy， 其中氮含量y/(x+y)的取值为0～1。

所述一号光伏结构和二号光伏结构为PIN结或NIP结；所述PIN结和NIP结为 非晶硅或硅结晶材料。

本发明的另一个技术方案是：该光伏器件包括有位于前部的基层和一号电极， 还包括有位于后部的二号电极，在一号电极和二号电极之间设置有两层光伏结构， 即一号光伏结构和二号光伏结构，二号光伏结构与一号电极之间具有一个后部反射 层，后部反射层在其厚度方向上具有变化的折射率。

所述后部反射层在厚度方向上的折射率变化曲线为正弦曲线或方波曲线。

所述后部反射层的材料为SiO2和Si3N4的混合物，其化学式表示为SiOxNy， 其中氮含量y/(x+y)的取值为0～1。

本发明的光伏器件中，反射层折射率在厚度方向上的周期变化会引起较窄光谱 范围内的反射加强，这对于加强短波光子的反射，使其被第一个结吸收很有效，也 改善了器件的波长选择。

附图说明

图1是传统的具有反射层的光伏器件的截面结构示意图；

图2是本发明第一个实施例的截面结构示意图；

图3是反射层在厚度方向上的折射率变化曲线为正弦曲线的示意图；

图4是反射层在厚度方向上的折射率变化曲线为方波曲线的示意图；