[实用新型]一种非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池，特别是一种具有中间反射层的非晶/微晶硅基叠层薄膜太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

叠层薄膜太阳能电池和单层薄膜太阳能电池相比因具有较高的转化效率越来越被人们重视和应用，理论上硅基薄膜叠层结构的电池也能实现较高的转换利率，但目前同块状的晶体硅电池相比，转换效率还是偏低，因此如何进一步提高叠层薄膜太阳能电池的转化效率成为人们研究的课题，目前来说对于叠层太阳能电池的中间层技术的研究成为一种提高转化效率的技术手段，中国专利申请号：201010045857.7《一种具有中间掺杂层结构的非晶/微晶硅叠层太阳及其制造方法》在非晶硅的n型层和微晶硅的p型层中间沉积n⁺-ZnO:Al/p⁺-μc-Si:H的掺杂中间层，该中间层以掺Al的ZnO作为中间反射层的陷光结构，此中间发射层能有效调节在上下子电池中的光通量，从而优化叠层电池各子电池之间的电流匹配，并且加入了中间反射层后能使上层非晶硅子电池的陷光能力更好，从而可以进一步减薄上层非晶子电池的厚度，从而也可以改善非晶硅电池的光致衰减效应。但由于这种中间层不具有对光波的选择性，因此对光的反射无论是对非晶硅需要的短波还是微晶硅需要的长波都进行反射，所以造成微晶硅的光照强度不足，使得中间层的作用没有充分发挥，不利于提高叠层太阳能电池的转换效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型对叠层电池的中间层进行改进，采用光子晶体结构作为中间层，该光子晶体结构具有对不同光波的选择性反射，使得不同的光波中短波被反射，长波穿过，同时增大非晶硅和微晶硅的光吸收，提高薄膜太阳能电池的转换效率。

为了实现以上任务，本实用新型设计了一种非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括在衬底上依序层叠的前电极层、顶电池、底电池和背电极层，其主要技术特征是顶电池的本征层和n型层之间设有中间反射层，该反射层具有光子晶体结构。

光子晶体是指具有光子带隙（PhotonicBand-Gap,简称为PBG）特性的人造周期性电介质结构，它的晶格尺寸与光波的波长相当，光子晶体即光子禁带材料，从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波，当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构，能带与能带之间出现带隙，即光子带隙，所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体，达到控制光子运动的目的，对于可见光范围入射光，当其照射在光子晶体上时，与光子带隙吻合的某一频率可见光将被完全反射。

非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池，其中间反射层的光子晶体结构由非晶硅和折射率不同于非晶硅的导电材料相互交替叠加构成。

中间反射层的光子晶体结构中各个膜层的厚度相同或不同。

中间反射层的光子晶体结构由一种折射率不同于非晶硅的导电材料和非晶硅交替叠加构成。

中间反射层的光子晶体结构中折射率不同于非晶硅的导电材料为碳化硅或氧化锌。

非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池具有两个以上的PN结。

非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池具有两个PN结，其顶电池为非晶硅电池，底电池为微晶硅电池。

非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池的前电极层表面具有绒面结构，背电极层为氧化锌和铝构成的复合背电极。

本实用新型产生的积极效果：

1. 光照时光线中的短波光子通过光子晶体结构的调节几乎不会进入微晶硅底电池的p型层，因此减少了短波光子被窄禁带材料吸收所引起的光能损失。

2. 由于光子晶体中间层的反射效果在经过精心设计后几乎能达到100%，这样短波光子在非晶硅电池中来回反射吸收，极大地增加了光子的传播距离，非常有利于非晶硅材料对光的吸收，可以使非晶硅顶电池层的I层厚度进一步地减薄，从而不仅节省了原材料还能有效地改善非晶硅子电池的光致衰减效应。

3．中间反射层设置在非晶硅顶电池的本征层和非晶硅顶电池的n型层中间，而不是非晶硅顶电池的n型层和微晶硅底电池的p型层之间——即被设置于隧道结中，中间反射层被设置于隧道结中就会增加隧道结的宽度，可能会影响隧道结的载流子的隧穿效果。因此我们将中间反射层设置于非晶硅顶电池的本征层和非晶硅顶电池的n型层中间避免了对隧道结的影响。

附图说明

图1：本实用新型的结构示意图。