[发明专利]基于TCO薄膜和键合技术的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光伏器件与技术领域，尤其涉及一种基于TCO薄膜和键合技术的太阳能电池。

背景技术

太阳能电池可以直接将太阳光能转变成电能，解决目前全球面临的能源危机，因此构造低成本、高效率的太阳能电池成为国内外光伏行业的研究重点。目前具有单个或多个PN结结构的半导体太阳能电池已经广泛应用航天、军事、卫星、景观照明和家庭用电等技术领域。

太阳能电池利用了材料的光伏特效应，即器件暴露在光线下时产生电压的现象。目前常用的太阳能电池多由半导体材料制成，采用PN结结构或肖特基势垒结构(包括MIS和SIS电池结构)。单个PN结结构可以实现较高的转换效率，但电池制作工艺复杂，成本较高；肖特基势垒(包括MIS和SIS结构)太阳能电池制作工艺简单，但转换效率较低，应用范围较小。因此，构造一种工艺简单的新结构高效太阳能电池是其能够被广泛应用的关键。

为实现太阳能电池高的转换效率，国内外都开始尝试采用多个结来构造太阳能电池，结与结之间通过隧道结或晶片键合连接，这样可以有效的利用太阳光谱，提高电池效率。文献1：“C.M.Fetzer，R.R.King，P.C.Colter，et al，J.Cryst.Growth 261(2-3)(2004)341-348”和文献2：“R.R.King，D.C.Law，K.M.Edmondson，et al，Appl.Phys.Lett.90(18)(2007)183516：1-3”中报导的多结太阳能电池具有较高的效率，但其生产工艺复杂，成本较高，难以广泛利用；文献3：“J.M.Zahler，K.Tanabe，C.Ladous，et al，Appl.Phys.Lett.91(1)(2007)012108：1-3”和文献4：“M.J.Archer，D.C.Law，S.Mesropian，et al，Appl.Phys.Lett.92(10)(2008)103503：1-3”中报道了一种利用键合技术制造单结和双结电池的方法，利用这种方法可以降低材料成本，但其制作工艺复杂，效率提升不明显。因此，半导体PN结太阳能电池还不能实现低成本高效率大规模的生产，也就无法得到推广。

肖特基势垒(包括MIS和SIS电池结构)太阳能电池因为其简单的工艺，一直被人们所研究，近几年SIS电池成为研究的热点之一。文献5：“V.M.Botnaryuk，L.V.Gorchak，et al，Tech.Phys.43(5)(1998)546-9”和文献6：“O.Malik，F.J.De la Hidalga-W，et al，Journal of Non-Crystalline Solids 354(2008)2472-2477”报道了利用ITO制作的不同半导体材料的SIS太阳能电池，其工艺简单，利于生产，但效率相对单个PN结要低很多，这限制了其应用范围。

综上所述，目前太阳能电池研究的两个目标是降低成本和提高转换效率，其中降低成本包括使用较少、低廉的材料实现等价的输出功率和减少电池生产工艺步骤和工艺成本；提高转换效率主要是通过多个不同带隙结的串联以更加有效的利用太阳光谱。因此借助于现有生产手段，用最低的成本实现最大的输出效率是太阳能电池的未来发展趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于TCO薄膜和键合技术的太阳能电池结构，解决目前太阳能电池生产成本高和转化效率低的问题，达到同时降低生产工艺成本和提高电池输出效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于TCO薄膜和键合技术的太阳能电池，包括：

一下电极；

一N型材料层，该N型材料层制作在下电极上；

一第一TCO薄膜层，该第一TCO薄膜层制作在N型材料层上；

一第二TCO薄膜层，该第二TCO薄膜层键合在第一TCO薄膜层上；

一P型材料层，该P型材料层制作在第二TCO薄膜层上；

一上图形电极，该上图形电极制作在P型材料层上。

其中N型材料层和P型材料层为厚度不同的同种材料，或是带隙合理组合的异种材料。

其中N型材料层和P型材料层为单晶、多晶或非晶。

其中第一、第二TCO薄膜层是宽带隙透明导电材料。

其中第一、第二TCO薄膜层的材料为SnO₂、In₂O₃或ITO。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：