[发明专利]串联型薄膜太阳能电池及其设计方法

说明书

本申请为三菱重工业株式会社于2005年10月20日向中国专利局提交的题为“串联型薄膜太阳能电池”的申请号为200510118118.5的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及串联型薄膜太阳能电池及其设计方法。

背景技术

在太阳能电池的技术领域中，已经开发了一种具有高功率产生效率的太阳能电池。作为一个例子，已经研究了串联型太阳能电池。常规的串联型太阳能电池设置有透明绝缘衬底和形成于该衬底上的第一透明电极。将顶太阳能电池层叠在第一透明电极上，且将底太阳能电池层叠在顶太阳能电池上。第二透明电极形成于底太阳能电池上，且背电极形成于第二透明电极上。顶太阳能电池设置有P型硅层(非晶硅层)、I型硅层(非晶硅层)和N型硅层(非晶硅层)，所有这些层以该顺序层叠。而且，底太阳能电池设置有P型硅层(结晶硅层)、I型硅层(结晶硅层)和N型硅层(结晶硅层)，所有这些层以该顺序层叠。

从透明绝缘衬底的一侧进入的阳光部分在顶太阳能电池经受转化为电能的第一光电转化。然后，在顶太阳能电池中未被吸收的阳光的组分经受转化为电能的第二光电转化。因此，在太阳的正午经过的时刻，阳光光谱中紫外区域相对增加，且在此刻在阳光的光谱下产生的功率最高。

常规地，为了实现高功率产生效率，如此设计太阳能电池使得顶太阳能电池中的光生电流决定整个太阳能电池中的光生电流。在该情况中，如果使太阳能电池的膜厚度增大，每个电池中的光生电流变大。因此，使顶太阳能电池的膜厚恒定来固定顶太阳能电池中的光生电流，之后，调整底太阳能电池的膜厚。由此，自由地设定顶太阳能电池和底太阳能电池中光生电流的平衡。即，在常规的太阳能电池中，顶太阳能电池的光生电流决定了整个太阳能电池的总光生电流。

但是，当考虑一年中的功率产生效率时，在顶太阳能电池决定总光生电流的情况下，在太阳能电池中存在以下的问题。问题之一在于当在早晨和傍晚、冬季等阳光入射角度低时，以及当在多云的天气下紫外线被吸收时，功率产生减小，尽管功率产生在太阳正午经过的时刻会稍稍增加。而且，另一问题在于在作为顶太阳能电池的非晶硅太阳能电池中，光退化率高，使得在光退化之后，顶太阳能电池中的功率产生效率降低，引起不稳定的功率产生效率。即，需要一种制造技术，在考虑到光退化量的情况下，以高再现性形成具有预定膜厚度的顶太阳能电池，从而在稳定化之后实现预期的效率。