[发明专利]硅基多结太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种硅基多结太阳能电池。

背景技术

开发利用太阳能是人类解决能源危机、环境危机的最主要途径之一，而绿色高效太阳能电池开发是广泛应用太阳能的关键技术与环节。当前硅基电池包括薄膜电池与硅片电池的光电转换效率不高，使用价值有限，而稳定效率达到23％以上的太阳能电池，如叠层砷化镓或铜铟镓硒或锗基等薄膜电池，都存在材料稀缺或有毒等问题，而且工艺复杂，没有社会广泛应用潜力。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种硅基多结太阳能电池。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种硅基多结太阳能电池，包括顶层和末层正负电极层，在末层电极层上设有硅基层，在硅基层上设有扩散层，在扩散层与顶层电极层之间设有多个薄膜PN结层，各PN结层之间设有连接层。

所述硅基层是30～500微米厚的P型或N型单晶硅或多晶硅半导体薄片。

所述扩散层是在硅基层表面扩散或制膜形成的PN结层，厚度为300～2000纳米。

所述多个PN结层各PN结的P区与N区次序相同，即所有PN结的方向一致。

所述多个薄膜PN结层是硅基掺杂的非晶或微晶P型半导体和N半导体的同质结，或是由硅基P型或N型掺杂的非晶或微晶半导体和碳化硅N型或P型掺杂的非晶或微晶半导体组成的异质结。

所述多个薄膜PN结层的厚度在0.02～3微米之间，并且从顶层往末层依次增加，前一层薄膜PN结层的厚度为后一层薄膜PN结层的厚度的1/3-1/20。

所述连接层为半导体材料、透明导电材料、氧化物或金属，厚度为0～2000纳米但不为零。

所述半导体材料包括本征硅或碳化硅；所述透明导电材料包括TCO、ITO等；所述氧化物包括氧化铝、氧化硅等；所述金属包括铜、铝、银、镁、钨、镍等纯金属或其合金等。

本发明是基于多结硅等普通绿色材料的、高光电转换效率的太阳能叠层电池，市场潜力巨大。

附图说明

图1是本发明硅基多结太阳能电池的基本结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明硅基多结太阳能电池，包括顶层电极层1和末层电极层2，在末层电极层上设有硅基层3，在硅基层上设有扩散层4，在扩散层4与顶层电极层1之间设有多个薄膜PN结层5，各PN结层之间设有连接层6。

本发明中的硅基层3是30～500微米厚的P型或N型单晶硅或多晶硅半导体薄片。

本发明中的扩散层4是在硅基层表面扩散或制膜形成的PN结层，厚度为300～2000纳米。

本发明中的多个薄膜PN结层主要由高真空条件下的电磁控物理蒸镀、溅射及化学气相沉积工艺制成。各PN结的P区与N区次序相同，即所有PN结的方向一致。

本发明中的多个薄膜PN结层是硅基掺杂的非晶或微晶P型半导体和N半导体的同质结，或是由硅基P型或N型掺杂的非晶或微晶半导体和碳化硅N型或P型掺杂的非晶或微晶半导体组成的异质结。

本发明中的多个薄膜PN结层的厚度在0.02～3微米之间，并且从顶层往末层依次增加，前一层PN结层的厚度为后一层PN结层的厚度的1/3-1/20。

本发明中的连接层为半导体材料、透明导电材料、氧化物或金属，厚度为0～2000纳米但不为零。所述半导体材料包括本征硅或碳化硅；所述透明导电材料包括TCO、ITO等；所述氧化物包括氧化铝、氧化硅等；所述金属包括铜、铝、银、镁、钨、镍等纯金属或其合金等。