[实用新型]硅薄膜三叠层太阳电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳电池技术领域；特别涉及一种硅薄膜三叠层太阳电池。

背景技术

硅薄膜太阳电池有原材料消耗少，易于大面积连续化生产，制备过程污染小等优点；但是存在电池制备依赖国外昂贵设备、电池效率较低的问题。传统的a-Si：H/μc-Si：H叠层电池可以获得较高的效率，但是中间需加入TCO增反层，工艺复杂，且微晶硅沉积对设备要求高；传统的a-Si：H/a-Si：H及a-Si：H/a-SiGe：H易于在简单的单室沉积设备中实现，而其效率提升空间较小；传统的a-Si：H/a-SiGe：H/a-SiGe：H也易于在简单的单室沉积设备中实现，且可实现较高的效率，但是制备过程需用较多的高成本GeH4气体。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种转换效率高、制作成本低的硅薄膜三叠层太阳电池。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种硅薄膜三叠层太阳电池，包括从下往上依次层叠的基板、顶电池、中间电池、底电池和电池背电极；所述顶电池包括依次层叠的P₁窗口层、顶电池I₁层和顶电池N₁层；所述中间电池为非晶硅中间电池，中间电池包括依次层叠的P₂窗口层、中间电池I₂层和中间电池N₂层；所述底电池包括依次层叠的电池窗口P₃层、底电池I₃层和底电池N₃层。

上述技术方案所述P₁窗口层、顶电池I₁层和顶电池N₁层分别为a-SiC：H、a-SiC：H和a-Si：H/μc-Si：H；所述P₂窗口层、中间电池I₂层和中间电池N₂层分别为μc-SiC：H/a-SiC：H、a-Si：H和nc-SiOx：H/μc-Si：H；所述电池窗口P₃层、底电池I₃层和底电池N₃层分别为μc-Si：H/a-Si：H、a-SiGe：H和μc-Si：H。

上述技术方案所述顶电池I₁层为碳掺杂的固定带隙结构或碳掺杂的梯度带隙结构。

上述技术方案所述顶电池I₁层的带隙调节范围为1.8-1.95eV，厚度为50-100nm。

上述技术方案所述中间电池I₂层的带隙宽度为1.68-1.72eV，厚度为200-300nm。

上述技术方案所述中间电池N₂层为高电导的N型nc-SiOx：H；所述N型nc-SiOx：H的折射率为2.0±5％，光学带隙大于2.0eV。

上述技术方案所述底电池为a-SiGe：H，底电池为Ge掺杂的梯度带隙结构。

上述技术方案所述底电池I₃层带隙的调节范围为1.4-1.75eV，厚度为100-150nm。

上述技术方案所述电池背电极为AZO/Al复合膜；所述AZO的厚度为80nm，Al膜的厚度为200nm。

上述技术方案所述基板为TCO导电玻璃衬底。

本实用新型具有积极的效果：

(1)本实用新型利用三叠层结构电池，可提高转换效率，且此结构适合于单室PECVD设备沉积，制备成本低。

(2)本实用新型的顶电池采用非晶硅碳结构，其与P型非晶硅碳带隙相近，减小了P层与I层的带隙失配，可有效提高顶电池及相应叠层电池的转换效率及稳定性。

(3)本实用新型的顶电池采用非晶硅碳结构，非晶硅中间电池采用非晶硅结构，相对传统的非晶硅中间电池及底电池同时使用非晶硅锗的三叠层结构，大幅的降低了高成本GeH4的用量；同时，非晶硅碳顶电池带隙较宽，使三叠层电池总体的带隙提升，其非晶硅锗底电池相对传统非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗三叠层的硅锗底电池带隙有所提高，这也一定程度上降低了GeH4的用量。

(4)本实用新型的非晶硅碳与非晶硅锗使用梯度带隙结构，改善了电池的性能，同时可一定程度上减少GeH4气体的用量。