非晶硅層疊太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種非晶硅層疊太陽能電池，包括頂電池層，包括順序?qū)盈B的第一P型非晶硅層、第一本征非晶硅層和第一N型非晶硅層；中間電池層，包括在第一N型非晶硅層的遠離第一本征非晶硅層的一側(cè)順序?qū)盈B的第二P型非晶硅層、第二本征非晶硅鍺層和第二N型非晶硅層；第一反射層，設(shè)置于中間電池層的遠離頂電池層的一側(cè)表面；底電池層，設(shè)置于第一反射層的遠離中間電池層的一側(cè)表面，且底電池層包括順序?qū)盈B的第三P型非晶硅層、第三本征非晶硅鍺層和第三N型非晶硅層。上述非晶硅層疊太陽能電池進一步優(yōu)化了頂電池層、中間電池層和底電池層之間的電流匹配，進而提高了非晶硅層疊太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。
【專利說明】
非晶硅層疊太陽能電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種非晶硅層疊太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶硅太陽能電池由于其帶隙較寬(1.7eV)，且只能吸收波長在400-750nm的太陽光，從而限制了電池轉(zhuǎn)換效率的提高。而且，由于S-W效應(yīng)，也導(dǎo)致其穩(wěn)定功率進一步降低。為了解決上述問題，出現(xiàn)了帶隙較小(約1.lev)的微晶硅太陽電池，它可以吸收400?IlOOnm的太陽光。但是，由于微晶硅是間接帶隙材料，太陽光的吸收系數(shù)較低，因此為了提高光吸收率，通常要使微晶硅太陽電池具有較大厚度，這導(dǎo)致在太陽能電池的制備工藝中沉積時間和制造成本的增加。
[0003]1994年，瑞士Neuchatel大學(xué)LMT(Institute of microtechnology)小組提出了雙疊層電池結(jié)構(gòu)，上述雙疊層電池結(jié)構(gòu)相比于微晶硅太陽電池其轉(zhuǎn)換效率能夠得到顯著提升。目前，疊層電池已成為國內(nèi)外研究及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的熱點方向。
[0004]然而，在層疊太陽能電池中，各電池層的電流匹配是影響整體電池效率的重要因素。由于層疊太陽能電池中的非晶硅頂電池層一般很薄，微晶硅底電池層則較厚，從而導(dǎo)致了頂電池層的光吸收下降，使其短路電流密度低于底電池層的短路電流密度，進而導(dǎo)致頂電流和底電流不匹配。根據(jù)電流連續(xù)性原理，整個層疊太陽能電池的短路電流密度受到頂電池層的限制，進而導(dǎo)致了層疊太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的降低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的主要目的在于提供一種非晶硅層疊太陽能電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的層疊太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率降低的問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種非晶硅層疊太陽能電池，包括:頂電池層，包括順序?qū)盈B的第一 P型非晶硅層、第一本征非晶硅層和第一 N型非晶硅層；中間電池層，包括在第一N型非晶硅層的遠離第一本征非晶硅層的一側(cè)順序?qū)盈B的第二 P型非晶硅層、第二本征非晶硅鍺層和第二 N型非晶硅層;第一反射層，設(shè)置于中間電池層的遠離頂電池層的一側(cè)表面;底電池層，設(shè)置于第一反射層的遠離中間電池層的一側(cè)表面，且底電池層包括順序?qū)盈B的第三P型非晶硅層、第三本征非晶硅鍺層和第三N型非晶硅層。
[0007]進一步地，頂電池層還包括第二反射層，第二反射層設(shè)置于第一本征非晶硅層和第一 N型非晶硅層之間。
[0008]進一步地，第一反射層和第二反射層均為硅氧層。
[0009]進一步地，第一P型非晶硅層的厚度為5?20nm，第一本征非晶硅層的厚度為100?200nm，且第一 N型非晶硅層的厚度為15?30nmo
[0010]進一步地，第二P型非晶硅層的厚度為5?20nm，第二本征非晶硅鍺層的厚度為100?300nm，第二 N型非晶娃層的厚度為15?30nmo
[0011]進一步地，第三P型非晶硅層的厚度為5?20nm，第三本征非晶硅鍺層的厚度為100?300nm，且第三N型非晶硅層的厚度為15?30nmo
[0012]進一步地，第一反射層的厚度為80?150nm，第二反射層的厚度為5?15nm。
[0013]進一步地，非晶硅層疊太陽能電池還包括:玻璃基板，設(shè)置于頂電池層的遠離第一反射層的一側(cè);玻璃背板，設(shè)置于底電池層的遠離第一反射層的一側(cè)。
[0014]進一步地，玻璃背板的厚度為3.2?19mm，且玻璃背板為鋼化玻璃。
[0015]進一步地，非晶硅層疊太陽能電池還包括:正面電極層，設(shè)置于頂電池層與玻璃基板之間；背電極層，設(shè)置于底電池層與玻璃背板之間。
[0016]進一步地，背電極層為AZO-Ag-NiCr-Al復(fù)合層。
[0017]進一步地，正面電極層的厚度為500?100nm，且正面電極層為摻氟氧化錫層、摻鋁氧化鋅層或摻錫氧化銦層。
[0018]進一步地，非晶硅層疊太陽能電池還包括設(shè)置于玻璃背板與背電極層之間的封裝材料層。
[0019]進一步地，封裝材料層為EVA層或PVB層。
[0020]應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，該非晶硅層疊太陽能電池包括頂電池層、中間電池層、第一反射層和底電池層，由于第一反射層設(shè)置在中間電池層與底電池層之間，能夠通過反射透過頂電池層或中間電池層的太陽光調(diào)節(jié)中間電池層與底電池層中的光通量，從而進一步優(yōu)化了頂電池層、中間電池層和底電池層之間的電流匹配，進而提高了非晶硅層疊太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。
[0021]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0022]構(gòu)成本實用新型的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0023]圖1示出了本實用新型實施方式所提供的一種非晶硅層疊太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0025]10、頂電池層；110、第一 P型非晶硅層；120、第一本征非晶硅層；130、第一 N型非晶硅層;20、中間電池層;210、第二P型非晶硅層;220、第二本征非晶硅鍺層;230、第二N型非晶硅層；30、第一反射層；40、底電池層；410、第三P型非晶硅層；420、第三本征非晶硅鍺層；430、第三N型非晶硅層;50、玻璃基板;60、玻璃背板;70、背電極層;80、封裝材料層。
【具體實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。
[0027]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實用新型保護的范圍。
[0028]需要說明的是，本實用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實用新型的實施例。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0029]由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有層疊太陽能電池中，整個層疊太陽能電池的短路電流密度受到頂電池層的限制，進而導(dǎo)致了層疊太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的降低。本實用新型針對上述問題進行研究，提供了一種非晶硅層疊太陽能電池，如圖1所示，包括頂電池層10、中間電池層20、第一反射層30和底電池層40，其中，頂電池層10包括順序?qū)盈B的第一P型非晶硅層110、第一本征非晶硅層120和第一N型非晶硅層130，中間電池層20包括在第一N型非晶硅層130的遠離第一本征非晶硅層120的一側(cè)順序?qū)盈B的第二 P型非晶硅層210、第二本征非晶硅鍺層220和第二 N型非晶硅層230，第一反射層30設(shè)置于中間電池層20的遠離頂電池層10的一側(cè)表面;底電池層40設(shè)置于第一反射層30的遠離中間電池層20的一側(cè)表面，且底電池層40包括順序?qū)盈B的第三P型非晶硅層410、第三本征非晶硅鍺層420和第三N型非晶硅層430。
[0030]本實用新型的上述非晶硅層疊太陽能電池由于包括頂電池層10、中間電池層20、第一反射層30和底電池層40，且第一反射層30設(shè)置在中間電池層20與底電池層40之間，從而能夠?qū)⒅卸滩ǚ瓷浠貋?，使其被中間電池層20再次吸收；長波透過上述第一反射層30被底電池層40吸收，從而能夠調(diào)節(jié)中間電池層20與底電池層40中的光通量，進而優(yōu)化了疊層的各電池層之間的電流匹配，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，同時還能夠減薄中間電池層20中的第二本征非晶硅鍺層220的厚度，達到改善非晶硅電池的光致衰退效應(yīng)。
[0031]在本實用新型提供的非晶硅層疊太陽能電池中，各電池層的厚度以及各電池層中摻雜層和本征層的厚度可以根據(jù)實際需要進行設(shè)定。優(yōu)選地，頂電池層10中第一 P型非晶硅層110的厚度為5?20nm，第一本征非晶硅層120的厚度為100?200nm，第一 N型非晶硅層130的厚度為15?30nm;中間電池層20中的第二P型非晶硅層210的厚度為5?20nm，第二本征非晶硅鍺層220的厚度為100?300nm，第二 N型非晶硅層230的厚度為15?30nm;并且，底電池層40中的第三P型非晶硅層410的厚度為5?20nm，第三本征非晶硅鍺層420的厚度為100?300nm，第三N型非晶硅層430的厚度為15?30nm。
[0032]在本實用新型提供的非晶硅層疊太陽能電池中，優(yōu)選地，頂電池層10還包括第二反射層(未在圖1中示出)，第二反射層設(shè)置于第一本征非晶硅層120和第一 N型非晶硅層130之間。上述第二反射層能夠使未被吸收的太陽光反射回來被頂電池吸收，進而提高了頂電池層10的光吸收效率。
[0033]更為優(yōu)選地，上述第一反射層30和第二反射層均為硅氧層。選擇硅氧層作為反射層能夠使反射層在保證電導(dǎo)性的同時具有較低的折射率，從而滿足中間層材料的電學(xué)與光學(xué)要求，以實現(xiàn)疊層的各電池層間的光譜分配，進而優(yōu)化了各電池層之間的電流匹配。上述第一反射層30的厚度優(yōu)選為80?150nm，上述厚度范圍的第一反射層30能夠在有效調(diào)節(jié)非晶硅層疊太陽能電池中各電池層光通量的基礎(chǔ)上，節(jié)約了反射層的制作成本，同時保證非晶硅層疊太陽能電池能夠具有較小的厚度與尺寸。上述第二反射層的厚度優(yōu)選為5?15nm，上述厚度范圍的第二反射層能夠使未被吸收的太陽光反射回來被頂電池吸收，進而提高了頂電池層的光吸收效率。
[0034]在本實用新型提供的非晶硅層疊太陽能電池中，非晶硅層疊太陽能電池還包括玻璃基板50和玻璃背板60，玻璃基板50設(shè)置于頂電池層10的遠離第一反射層30的一側(cè)，玻璃背板60，設(shè)置于底電池層40的遠離第一反射層30的一側(cè)，構(gòu)成的非晶硅層疊太陽能電池為雙玻太陽能電池。由于雙玻太陽能電池利用玻璃代替?zhèn)鹘y(tǒng)的組件背板，且玻璃為無機材料，在戶外能夠長期不降解、耐磨損且具有更大的耐腐蝕性，從而提高了非晶硅層疊太陽能電池的抗裂性能和抗彎曲性能，進而提高了非晶硅層疊太陽能電池的可靠性。
[0035]在本實用新型提供的上述雙玻太陽能電池中，優(yōu)選地，玻璃背板60為鋼化玻璃。由于鋼化玻璃不僅具有很高的承載能力，而且具有較高的抗風(fēng)壓性、寒暑性和耐沖擊性，從而提高了光伏廣告牌的可靠性。并且，上述玻璃背板60的厚度優(yōu)選為3.2?19mm。具有上述厚度范圍的玻璃背板60能夠保證非晶硅層疊太陽能電池具有較高可靠性。
[0036]在本實用新型提供的上述雙玻太陽能電池中，非晶硅層疊太陽能電池還包括正面電極層(未在圖1中示出)和背電極層70，正面電極層設(shè)置于頂電池層10與玻璃基板50之間，上述正面電極層與玻璃基板50形成導(dǎo)電玻璃基板50，背電極層70設(shè)置于底電池層40與玻璃背板60之間。上述背電極層70優(yōu)選為AZO-Ag-NiCr-Al復(fù)合層，由于上述復(fù)合層具有較強的導(dǎo)電性，且能夠增強對光的反射，從而提高了光的利用率并將電流輸出電極。形成上述正面電極層的材料優(yōu)選為摻氟氧化錫、摻鋁氧化鋅或摻錫氧化銦，由于上述優(yōu)選材料形成的正面電極層具有較好的透光性，還能作為減反射層，從而能夠有效地防止進入的陽光被反射。并且，上述正面電極層的厚度可以為500?lOOOnm，具有上述優(yōu)選厚度范圍的正面電極層能夠在保證正面電極層具有較高導(dǎo)電性能的同時，進一步地降低非晶硅層疊太陽能電池的厚度與尺寸。
[0037]在本實用新型提供的上述雙玻太陽能電池中，非晶硅層疊太陽能電池還可以包括設(shè)置于玻璃背板60與背電極層70之間的封裝材料層80。形成上述封裝材料層80的材料優(yōu)選為EVA或PVB。上述材料形成的封裝材料層80能夠使電池層與外層玻璃之間具有較大的粘附性，從而進一步提高了非晶硅層疊太陽能電池的可靠性。
[0038]在本實用新型提供的另一種優(yōu)選的實施方式中，非晶硅層疊太陽能電池可以包括順序?qū)盈B設(shè)置的玻璃基板50、正面電極層、頂電池層10、中間電池層20、第一反射層30、底電池層40、背電極層70、封裝材料層80和玻璃背板60，可以通過將上述層疊的各層經(jīng)層壓和高壓釜以形成上述太陽能電池，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0039]制備上述優(yōu)選的非晶硅層疊太陽能電池的工藝可以包括:首先，在導(dǎo)電玻璃基板50上采用PECVD依次沉積第一 P型非晶硅層110、第一本征非晶硅層120、第一 N型非晶硅層130、第二 P型非晶硅層210、第二本征非晶硅鍺層220、第二 N型非晶硅層230、第一反射層30、第三P型非晶硅層410、第三本征非晶硅鍺層420、第三N型非晶硅層430，上述第一 P型非晶硅層110、第一本征非晶硅層120和第一 N型非晶硅層130構(gòu)成頂電池層10，上述第二 P型非晶硅層210、第二本征非晶硅鍺層220和第二 N型非晶硅層230構(gòu)成中間電池層20，上述第三P型非晶硅層410、第三本征非晶硅鍺層420和第三N型非晶硅層430構(gòu)成底電池層40;然后，采用磁控濺射法在第三N型非晶硅層430上沉積背電極層70、在組件上鋪設(shè)封裝材料層80并與玻璃背板60進行合片層壓。
[0040]在上述非晶硅層疊太陽能電池的制備工藝中，沉積第一P型非晶硅層110時，反應(yīng)氣體可以包括硅烷、三甲基硼、甲烷和氫氣;沉積第一本征非晶硅層120時，反應(yīng)氣體可以包括硅烷和氫氣;沉積第一N型非晶硅層130時，反應(yīng)氣體可以包括硅烷、磷烷和氫氣;沉積第二P型非晶硅層210和第三P型非晶硅層410時，反應(yīng)氣體可以包括硅烷、三甲基硼和氫氣;沉積第二本征非晶硅鍺層220和第三本征非晶硅鍺層420時，反應(yīng)氣體可以包括硅烷、鍺烷和氫氣;沉積硅氧層作為第一反射層30時，反應(yīng)氣體可以包括硅烷、二氧化碳和氫氣。
[0041]從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果:
[0042]1、設(shè)置在中間電池層與底電池層之間的第一反射層能夠?qū)⒅卸滩ǚ瓷浠貋恚蛊浔恢虚g電池層再次吸收;長波透過上述第一反射層被底電池層吸收，從而能夠調(diào)節(jié)中間電池層與底電池層中的光通量，進而優(yōu)化了疊層的各電池層之間的電流匹配，進一步提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，同時還能夠減薄中間電池層中的第二本征非晶硅鍺層的厚度，達到改善非晶硅電池的光致衰退效應(yīng)；
[0043]2、上述第二反射層能夠使未被吸收的太陽光反射回來被頂電池吸收，進而提高了頂電池層的光吸收效率。
[0044]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，包括: 頂電池層(10)，包括順序?qū)盈B的第一 P型非晶硅層(110)、第一本征非晶硅層(120)和第一N型非晶硅層(I 30); 中間電池層(20)，包括在所述第一 N型非晶硅層(130)的遠離所述第一本征非晶硅層(120)的一側(cè)順序?qū)盈B的第二 P型非晶硅層(210)、第二本征非晶硅鍺層(220)和第二 N型非晶娃層(230)； 第一反射層(30)，設(shè)置于所述中間電池層(20)的遠離所述頂電池層(10)的一側(cè)表面； 底電池層(40)，設(shè)置于所述第一反射層(30)的遠離所述中間電池層(20)的一側(cè)表面，且所述底電池層(40)包括順序?qū)盈B的第三P型非晶硅層(410)、第三本征非晶硅鍺層(420)和第三N型非晶硅層(430)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述頂電池層(10)還包括第二反射層，所述第二反射層設(shè)置于所述第一本征非晶硅層(120)和所述第一 N型非晶硅層(130)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述第一反射層(30)和所述第二反射層均為硅氧層。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述第一P型非晶硅層(110)的厚度為5?20nm，所述第一本征非晶硅層(120)的厚度為100?200nm，且所述第一 N型非晶硅層(130)的厚度為15?30nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述第二P型非晶硅層(210)的厚度為5?20nm，第二本征非晶硅鍺層(220)的厚度為100?300nm，第二N型非晶硅層(230)的厚度為15?30nmo6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述第三P型非晶硅層(410)的厚度為5?20nm，第三本征非晶硅鍺層(420)的厚度為100?300nm，且所述第三N型非晶硅層(430)的厚度為15?30nm。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述第一反射層(30)的厚度為80?150nm，所述第二反射層的厚度為5?15nm。8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述非晶硅層疊太陽能電池還包括: 玻璃基板(50)，設(shè)置于所述頂電池層(10)的遠離所述第一反射層(30)的一側(cè)； 玻璃背板(60)，設(shè)置于所述底電池層(40)的遠離所述第一反射層(30)的一側(cè)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述玻璃背板(60)的厚度為3.2?19mm，且所述玻璃背板(60)為鋼化玻璃。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述非晶硅層疊太陽能電池還包括: 正面電極層，設(shè)置于所述頂電池層(10)與所述玻璃基板(50)之間； 背電極層(70)，設(shè)置于所述底電池層(40)與所述玻璃背板(60)之間。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述背電極層(70)為AZO-Ag-NiCr-Al 復(fù)合層。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述正面電極層的厚度為500?I OOOnm，且所述正面電極層為摻氟氧化錫層、摻鋁氧化鋅層或摻錫氧化銦層。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述非晶硅層疊太陽能電池還包括設(shè)置于所述玻璃背板(60)與所述背電極層(70)之間的封裝材料層(80)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非晶硅層疊太陽能電池，其特征在于，所述封裝材料層(80)為EVA層或PVB層。
【文檔編號】H01L31/043GK205542818SQ201620100125
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】楊華, 戚運東, 張群芳
【申請人】山東新華聯(lián)新能源科技有限公司