[实用新型]一种晶体硅异质结叠层太阳电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型的晶体硅异质结叠层太阳电池，属于太阳能、微电子和太阳电池制造工业。 

背景技术

采用非晶硅和晶硅结合获得的异质结太阳电池已获得极大地成功，2010年，日本三洋电子的晶硅异质结太阳电池(HIT太阳电池)最高效率已经达到23％。理论分析，晶硅太阳电池的效率可以达到29％，可见，电池的效率还有一定的提高空间。除了硅材料本身的质量导致的载流子复合、少子寿命降低，进而影响了电池效率的因素之外，这类异质结太阳电池的效率损失主要发生在正背面的非晶硅薄膜中、以及非晶硅薄膜与晶硅的交界面上。如果要进一步提高效率，必须要优化正、背面的非晶薄膜，包括选择更合适的光学禁带宽度和电学迁移率等。 

中国发明专利ZL200410052858.9公布了采用该技术制备出非晶硅和晶体硅异质结太阳电池的成果。但该专利仅仅采用了非晶硅薄膜与晶体硅形成异质结的结构，没有深入地考虑如何利用好光波波长的长波段和短波段的光子。本专利是对专利ZL200410052858.9的一个补充，采用了不同光学禁带宽度的材料与晶体硅构成异质结太阳电池，实现更宽的光谱响应，达到提高太阳电池效率的最终目的。 

实现本专利所描述的非晶和晶体硅异质结结构，同样可以采用中国发明专利ZL200410052858.9所公布的技术，就是热丝化学气相沉积，但也可以采用传统的等离子增强化学气相沉积技术。相比而言，热丝化学气相沉积更具优势，因为它可以实现高速高质量沉膜的大规模生产的目标。 

实用新型专利内容 

本实用新型目的在于提供一种新型的晶体硅异质结叠层太阳电池，解决和补充现有电池结构和技术的不足和缺陷。 

本实用新型采用如下技术方案： 

晶体硅异质结叠层太阳电池，包括有晶体硅原片，其特征在于所述的晶体硅原片的正、背面分别沉积有本征非晶硅薄膜，所述的本征非晶硅薄膜的表面分别沉积有重掺杂P型SiC薄膜、重掺杂非晶Ge薄膜，并分别形成异质结，重掺杂P型SiC薄膜、重掺杂非晶Ge薄膜的表面分别沉积有透明导电薄膜，所述的透明导电薄膜上分别制备有正、背面电极。 

本实用新型的有益效果是： 

本实用新型采用多晶硅材料制备晶体硅非晶硅薄膜异质结太阳电池，目前世界上还没有该类电池的大规模生产和销售，采用能带工程技术，和宽带隙和窄带隙的碳-硅-锗元素的合金薄膜材料，运用量子阱的能带工程技术降低光学的有效带宽，拓宽太阳电池的光谱响应宽度，使电池的长波端的光谱响应阈值从晶体硅的900nm延长到红外2000nm，短波端的光谱响应阈值也从360nm扩展到320nm。 

附图说明

图1为本实用新型电池结构图。 

1、晶体硅原片  2和4、本征非晶硅薄膜  3、高掺杂p型非晶SiC薄膜  5、高掺杂的非晶Ge薄膜  6和7、分别为透明导电薄膜  8和9、分别为两个面的栅线电极。 

具体实施方式：

晶体硅异质结叠层太阳电池，包括有晶体硅原片1，晶体硅原片1的正、背面分别沉积有本征非晶硅薄膜2、4，本征非晶硅薄膜2、4的表面分别沉积有高掺杂P型SiC薄膜3、高掺杂非晶Ge薄膜5，并分别形成异质结，高掺杂P型SiC薄膜3、高掺杂非晶Ge薄膜5的表面分别沉积有透明导电薄膜6、7，所述的透明导电薄膜上分别制备有正、背面栅线电极8、9。 

本实用新型是采用单晶硅片为主体材料，在正面沉积禁带宽度大于1.14eV的非晶SiC薄膜3，和在背面沉积禁带宽度小于1.14eV的非晶Ge薄膜5。 

由于非晶硅薄膜2和4的禁带宽度为1.6eV，也就是说，非晶硅可以阻挡部分波长小于700nm的光子入射到晶硅材料中。而非晶SiC薄膜3的禁带宽度为2.5eV，如果采用这样的宽禁带(2.5eV)的非晶SiC薄膜3，可将这个限制从700nm往短波的方向推进到490nm。 

在背面也还可以沉积禁带宽度小于1.6eV的非晶锗G薄膜5，非晶锗G薄膜5的禁带宽度小到1.1eV，其对波长在800nm到1120nm的红外光具有部分吸收，通过这样的结构设计，最终改善红外波段的光谱响应。