[发明专利]硅基扩展结薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种硅基扩展结薄膜太阳能电池。

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，提供一种硅基扩展结薄膜太阳能电池。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种硅基扩展结薄膜太阳能电池，包括顶层电极层和底层电极层，在顶层电极层和底层电极层之间设有PP-I-NN结复合层。

所述PP-I-NN结复合层由P型重度掺杂薄膜层、P型轻度掺杂薄膜层、I本征层、N型轻度掺杂薄膜层和N型重度掺杂薄膜层顺序层叠构成，P型轻度掺杂薄膜层和P型重度掺杂薄膜层的总厚度为1～600纳米，I本征层的厚度为200～2000纳米，N型轻度掺杂薄膜层和N型重度掺杂薄膜层的总厚度为2～1000纳米。

所述P型重度掺杂薄膜层、P型轻度掺杂薄膜层、N型轻度掺杂薄膜层和N型重度掺杂薄膜层同为硅基掺杂的非晶或微晶，或是由硅基掺杂的非晶或微晶半导体内层和非硅基非晶或微晶掺杂的半导体外层构成，所述的半导体包括碳化硅、氮化硅、氧化锌、氧化钛、氧化铜、锗、砷化铟、砷化镓或锑化锌。

所述N型重度掺杂薄膜层与底层电极层之间可设有隔离层，厚度为0～10纳米但不为零。

所述顶层电极层为透明导电材料层，厚度为10～2000纳米；底层电极层为金属层，厚度为0～100微米但不为零。

所述透明导电材料包括TCO。

所述金属层为双金属层结构。

本发明是基于硅等普通绿色材料的、高光电转换效率的太阳能薄膜叠层电池，应用前景无限。

附图说明

图1是本发明硅基扩展结薄膜太阳能电池的基本结构示意图；

图2是本发明中的PP-I-NN结复合层的基本结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明硅基扩展结薄膜太阳能电池，包括顶层电极层1和底层电极层2，在顶层电极层和底层电极层之间设有PP-I-NN结复合层3。

参见图2，本发明中的PP-I-NN结复合层3由P型重度掺杂薄膜层31、P型轻度掺杂薄膜层32、I本征层33、N型轻度掺杂薄膜层34和N型重度掺杂薄膜层35顺序层叠构成，P型重度掺杂薄膜层和P型轻度掺杂薄膜层的总厚度为1～600纳米，I本征层的厚度为200～2000纳米，N型轻度掺杂薄膜层和N型重度掺杂薄膜层的总厚度为2～1000纳米。

上述P型重度掺杂薄膜层、P型轻度掺杂薄膜层、N型轻度掺杂薄膜层和N型重度掺杂薄膜层同为硅基掺杂的非晶或微晶，或是由硅基掺杂的非晶或微晶半导体内层和非硅基非晶或微晶掺杂的半导体外层构成。

在PP-I-NN结复合层3与底层电极层2之间设有隔离层5，厚度为0～10纳米但不为零。隔离层5的材料可以是氧化硅或氧化铝。

本发明中的顶层电极层为透明导电材料层，厚度为10～2000纳米；底层电极层为金属层，厚度为0～100微米但不为零。透明导电材料包括TCO。金属层可以为双金属层结构，材料可以是纯铜、铝、锂、镁、银、錳、鉬、镍等或其合金。

本发明中的多个PP-I-NN结薄膜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。