[发明专利]高光电转换效率的二层型太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳电池，特别是涉及一种高光电转换效率的(photoelectric conversion efficiency，PCE)二层型(tandem junction)太阳能电池。

背景技术

太阳能是一种干净无污染而且取之不尽用之不竭的能源，在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时，一直是最受瞩目的焦点。由于太阳能电池可直接将太阳能转换为电能，因此成为目前相当重要的研究课题。

硅基太阳电池为业界常见的一种太阳能电池。硅基太阳能电池的原理是将p型半导体与n型半导体相接合，以形成p-n接面。当太阳光照射到具有此p-n结构的半导体时，光子所提供的能量可把半导体中的电子激发出来而产生电子-电洞对。电子与电洞均会受到内建电位的影响，使得电洞往电场的方向移动，而电子则往相反的方向移动。如果以导线将此太阳能电池与负载(load)连接起来，则可形成一个回路(loop)，并可使电流流过负载，此即为太阳能电池发电的原理。

随着环保意识抬头，节能减碳的概念逐渐受众人所重视，再生能源的开发与利用成为世界各国积极投入发展的重点。目前，太阳能电池的关键问题在于其光电转换效率的提升，而能够提升太阳能电池的光电转换效率即意味着产品竞争力的提升。

发明内容

有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种高光电转换效率的二层型太阳能电池，使其可将无法被太阳能电池所利用的红外光转换为可被太阳能电池所利用的可见光，以提高光电转换效率。

为了实现上述目的，依据本发明提出的一种高光电转换效率的二层型太阳能电池，其包括透明基板、第一电极、第二电极、第一堆叠结构、第二堆叠结构以及红外光转换层(infrared light conversion layer)；该第一电极配置于透明基板上；该第二电极配置于第一电极与透明基板之间；该第一堆叠结构配置于第一电极与第二电极之间；该第二堆叠结构配置于第一电极与第一堆叠结构之间；该红外光转换层配置于第一堆叠结构与第二电极之间，用以将红外光转换为可见光；该第一堆叠结构与第二堆叠结构分别具有依序堆叠的第一导电型半导体层、本质层(intrinsic layer)与第二导电型半导体层，且第一堆叠结构的本质层的材料为非晶硅(amorphous silicon)，而第二堆叠结构的本质层的材料为微晶硅(microcrystalline silicon)。

本发明还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其中所述的红外光转换层的材料例如为稀土(rare earth)元素。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其中所述的稀土元素例如为镧(La)系元素。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其中所述的可见光例如为绿光或蓝绿混光。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其中所述的第一电极与第二电极的材料例如为透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TCO)。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其中所述的第一导电型半导体层与第二导电型半导体层的材料例如为非晶硅或微晶硅。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其还可以在第一电极与第二堆叠结构之间配置半透明金属层。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其中所述的半透明金属层的材料例如为铝或过渡金属(transition metal)。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其中所述的第一导电型半导体层例如为p型，而第二导电型半导体层例如为n型。

前述的高光电转换效率的二层型太阳能电池，其中所述的第一导电型半导体层例如为n型，而第二导电型半导体层例如为p型。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的高光电转换效率的二层型太阳能电池，至少具有下列优点：

一、本发明的高光电转换效率的二层型太阳能电池，在第一堆叠结构与第二电极之间配置红外光转换层来将红外光转换为第一堆叠结构的本质层与第二堆叠结构的本质层可吸收的可见光，因此可以大幅地提升太阳能电池的光电转换效率。

二、本发明的高光电转换效率的二层型太阳能电池，由于照射至太阳能电池的太阳光中的红外光被转换为可见光，因此可以大幅度地降低红外光所造成的热累积效应，进而提高太阳能电池的效能。