[发明专利]黑色光伏器件

说明书

光伏器件(1)，其包含：‑导电正面接触层(5)；‑导电背面接触层(13)，所述背面接触层(13)意图比所述正面接触层(5)更远离入射光源；‑基于半导体的PIN结(7、9、11)，其包含夹在P型掺杂半导体层(7；11)和N型掺杂半导体层(11；7)之间的基本非晶的本征硅层(9)，其特征在于最靠近所述背面接触层(13)的所述PIN结的层(11)是包含至少2摩尔％锗的硅‑锗合金层。

技术领域

本发明涉及例如用于驱动电子钟表或电子器件如计算器或用于更大规模太阳能发电的光伏(PV)器件的技术领域。

现有技术状况

基于薄膜非晶硅的典型太阳能电池表现出红色/茄紫色，因为它们反射波长长于大约650nm的光。这通常被认为不美观，因此对某些应用不理想，尽管它们具有优异的效率和开路电压，特别是在室内照明条件下(LED、管形灯、白炽灯泡等)。

在电力或电子钟表的特定情况下，深黑色表盘是理想的，以使时间显示的易读性最大化，无论其包含传统指针还是数字显示。在电力或电子钟表的情况下，常规薄膜太阳能电池可集成到表盘中以驱动钟表和将其电池再充电，但是该电池的红色/茄紫色通常不理想，从而限制这样的钟表的市场渗透率。结晶硅太阳能电池(多晶、单晶、微晶等)具有比非晶硅电池黑的颜色，但由于它们的吸收光谱，在室内照明条件下较低效，因此较不适合室内应用，如钟表。

对这一问题的典型解决方案是至少部分遮挡非晶太阳能电池，例如通过用常规黑漆涂布或通过位于太阳能电池上方的半透明表盘。关于后一种情况，文献JP2000131463和JP2002148360公开了其中位于太阳能电池前面的正面表盘包含开孔(例如充当指数)以允许少量光到达被表盘遮挡的太阳能电池的布置。这使得表盘的主体能够照传统整饰和根据制表商的需求着色，但严重限制了到达下方太阳能电池的光量。因此，发电量低，这将此类布置的适用性局限于极低功耗的手表。

本发明的一个目标因此是至少部分克服现有技术的上述缺点。

发明公开

更具体地，本发明涉及一种光伏器件，其包含：

-导电正面接触层，例如包含透明导电氧化物或类似物；

-导电背面接触层，例如包含金属层、透明导电氧化物或类似物，所述背面接触层意图比所述正面接触层更远离入射光源，以界定该器件的“正面”和“背面”侧；

-基于半导体的PIN结，其包含夹在P型半导体层和N型半导体层之间的基本非晶的本征硅层(其可以是氢化a-Si:H或未氢化a-Si)。PIN结可以任一取向布置，即P型层或N型层最靠近该器件的正面侧。

根据本发明，最靠近所述背面接触层的所述PIN结的层(即在这三个层中，最靠近背面接触层的层)是包含至少2摩尔％锗的硅-锗合金层。

Si-Ge合金特别强地吸收在红色波长范围内，即在基于非晶硅的器件通常透射的波长范围内的可见光。这导致该PV器件的深黑色，以补偿非晶硅PV器件的通常红色、茄紫色或紫色，以使其对集成到手表(例如当用作表盘或集成到表圈或手表的其它可见部件中时)、计算器、智能手机和其它便携式电子器件中时的不显眼用途特别有用，而不需要被部分遮挡以保持高品质的美观性。由于非晶电池在暴露于(来自LED’s、荧光灯管等)的典型室内照明时比结晶电池更高效并具有更高开路电压，这与现有技术的结晶电池解决方案相比能够显著增加黑色光伏器件生成的电力的量。

有利地，所述硅-锗合金包含至少10摩尔％锗，更优选15％至25％锗，更优选基本20％锗。

有利地，该器件进一步包含位于所述正面接触层的光入射侧的基本透明减反射层(如氮氧化硅的层)以助于减少镜面反射。这种减反射层可包含多层构造。

有利地，所述减反射层表现出低于所述正面接触层的折射率的折射率，以进一步有助于减少镜面反射。