[发明专利]多接面太阳能电池

说明书

技术领域

本发明关于一多接面太阳能电池结构及其制造方法。

背景技术

因应原油资源有限，各式替代能源已被广泛研究及产品化，其中太阳能电池不管在工业及民生用途，均已达商业生产的程度，III-V族多接面层太阳能电池(multi-junction solar cell)因其具有高转换效率主要应用于太空或工业电力用途，其晶片结构例如包括晶格互相匹配的锗/砷化镓/磷化镓铟(Ge/GaAs/GaInP)系列的三接面堆叠结构，其最上层以具有较大能隙的GaxInl-xP(1.85eV；x～0.5)为上部电池(Top cell)，能吸收具有较高能量的光子，即紫外光至可见光范围的波长；GaAs的能隙1.42eV，为中间电池(Middlecell)，吸收近红外光范围的波长；锗具有较低的能隙0.74eV，为底部电池(Bottom cell)，吸收通过前二叠层电池的红外光范围的波长。由于可吸收的太阳辐射光谱范围较广，转换效率约30％以上。

发明内容

本发明提出一新颖的多接面太阳能电池(multi-junction solar cell)结构及其制造方法，具有高效率并可改善元件的散热特性。

本发明一方面提出一多接面太阳能电池的制造方法，包括提供一生长基板、生长一缓冲层在所述的生长基板之上、生长一接触层在所述的缓冲层上、生长一第一光伏接面结构在所述的接触层之上、生长一第一隧穿接面结构在所述的第一光伏接面结构之上、生长一第二光伏接面结构在所述的第一隧穿接面结构之上、形成一光子回收层在所述的第二光伏接面结构之上、提供一支撑体，并形成一接合层在所述的支撑体之上、利用所述的接合层接合所述的光子回收层及支撑体、移除所述的生长基板，使裸露出所述的接触层、去除部分所述的接触层使裸露一部分所述的第一光伏接面结构、形成一第一电极在所述的接触层上以及形成一第二电极电性连接所述的支撑体、以及形成一抗反射层在所述的第一光伏接面结构的至少裸露的表面上；其中，至少第一光伏接面结构及第二光伏接面结构的至少其中之一包括一不连续光电转换结构。在本发明的一实施例中，所述的不连续光电转换结构位于一图形化结构层所定义的多个空腔内。在本发明的另一实施例中，所述的不连续光电转换结构为一量子点层包括多个量子点。

本发明另一方面提出一多接面太阳能电池结构，包括一支撑体、一接合层位于所述的支撑体的一表面上、一第一电极位于所述的支撑体的另一表面上、一光子回收层位于所述的接合层之上、一具有第一能隙的第一光伏接面结构位于所述的光子回收层的另一部分表面上、一第一隧穿接面结构位于所述的第一光伏接面结构之上、一具有第二能隙的第二光伏接面结构位于所述的第一隧穿接面结构之上、一接触层位于所述的第二光伏接面结构的一部分表面上，并与所述的第二光伏接面结构形成欧姆接触、一第二电极位于所述的接触层之上、以及一抗反射层位于所述的第二光伏接面结构的至少另一部分表面之上；其中，至少第一光伏接面结构及第二光伏接面结构的至少其中之一包括一不连续光电转换结构。在本发明的一实施例中，所述的不连续光电转换结构位于一图形化结构层所定义的多个空腔内。在本发明的另一实施例中，所述的不连续光电转换结构为一量子点层包括多个量子点。

附图说明

图1～图3显示根据本发明的多接面太阳能电池的第一实施例的制造方法及其结构；

图4显示根据本发明的第一实施例的图形化结构层；

图5～图7显示根据本发明的多接面太阳能电池的第二实施例的制造方法及其结构；

图8显示根据本发明的的第二实施例的量子点层的能隙示意图；

图9显示根据本发明的多接面太阳能电池结构的第三实施例。

主要元件符号说明

1、2、3：多接面太阳能电池；

10：生长基板；

11：缓冲层；

12：接触层；

21：第一光伏接面结构；

211：第一射极层；

212：第一基极层；

22：第一隧穿接面结构；

221：第一隧穿层；

222：第二隧穿层；

31：第二光伏接面结构；

311：第二射极层；

312：第二基极层；

32：第二隧穿接面结构；

321：第三隧穿层；

322：第四隧穿层；

40：图形化结构层；

41、90：第三光伏接面结构；

411、91：第三射极层；

412、93：第三基极层；

51：光子回收层；

60：支撑体；