一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括依光路設(shè)置的分光聚焦部分和太陽能共振背反射結(jié)構(gòu)，所述分光聚焦部分由三棱鏡和正透鏡組成，其特征是所述太陽能共振背反射結(jié)構(gòu)的最上層作為太陽能電池工作介質(zhì)的半導(dǎo)體薄膜，中間為低折射率透明電極或低折射率介質(zhì)組成的間隔層，底層為由多層介質(zhì)布拉格反射鏡或金屬薄膜構(gòu)成的背反射鏡，半導(dǎo)體薄膜和間隔層的厚度采用曲邊梯形設(shè)計或普通梯形設(shè)計。本發(fā)明能能有效的降低薄膜太陽能電池中半導(dǎo)體薄膜層的厚度，從而降低薄膜太陽能電池的制作成本，并且增強(qiáng)半導(dǎo)體薄膜對太陽光的光吸收，提高太陽能電池的效率。
【專利說明】一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能電池結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，屬于太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電在過去十幾年間得到了快速的發(fā)展，各種各樣的太陽能電池不斷涌現(xiàn)，其中薄膜太陽電池由于成本低，制作方便而引起了人們的廣泛關(guān)注。薄膜太陽能電池中的半導(dǎo)體薄膜厚度薄，相比于硅晶圓太陽能電池可以大幅減少原料的用量，從而可以極大地降低太陽能電池的制作成本。同時，減小太陽能電池的厚度有利于減小太陽能電池的內(nèi)阻，增加單位體積內(nèi)的光生載流子數(shù)目，降低載流子復(fù)合所產(chǎn)生的損耗，從而可以大大提高太陽能電池的效率。此外，更薄的半導(dǎo)體薄膜制作更為簡單，且有利于降低薄膜缺陷，增加半導(dǎo)體薄膜中的載流子遷移率。
[0003]然而在傳統(tǒng)薄膜太陽能電池中若半導(dǎo)體薄膜厚度過薄，這時半導(dǎo)體薄膜厚度不足以將太陽光完全吸收，這將降低太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。光吸收率與薄膜厚度成反比關(guān)系。這時可以采用在薄膜背面制作背反射鏡，將透過的太陽光反射回半導(dǎo)體薄膜，從而增加薄膜的光吸收。但通常背反射鏡對薄膜的光學(xué)吸收增強(qiáng)有限，所以為了保證光吸收率，不能大幅降低薄膜厚度，通常只能降低一半的薄膜厚度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供 一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可在增強(qiáng)太陽能電池對太陽光的吸收的同時進(jìn)一步降低太陽能薄膜中的半導(dǎo)體層厚度，實(shí)現(xiàn)有效地降低薄膜太陽能電池的成本，提高薄膜太陽能電池的效率。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括依光路設(shè)置的分光聚焦部分和太陽能共振背反射結(jié)構(gòu)，其特征是所述分光聚焦部分由三棱鏡和正透鏡組成，所述太陽能共振背反射結(jié)構(gòu)的最上層作為太陽能電池工作介質(zhì)的半導(dǎo)體薄膜，中間為低折射率的間隔層，底層為背反射鏡。
[0006]所述的間隔層為低折射率透明電極或低折射率介質(zhì)。
[0007]所述背反射鏡由多層介質(zhì)布拉格反射鏡或金屬薄膜構(gòu)成。多層介質(zhì)布拉格反射鏡由兩種介質(zhì)交替構(gòu)成，其折射率分別為％和《;，介質(zhì)層厚度采用普通梯形設(shè)計，最厚處兩種介質(zhì)的厚度分別為A1 & 其中&為半導(dǎo)體吸收波長長波極限，由半導(dǎo)體材料帶隙￡f決定，A1=Imv.￡g, T1是約化普朗克常數(shù)，c為真空光速；最薄處兩種介質(zhì)的厚度分別為為++4Wl和為..+ 4n:,其中毛為太陽能電池工作的短波極限。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述半導(dǎo)體薄膜和間隔層的厚度采用曲邊梯形設(shè)計。半導(dǎo)體薄膜的中心厚度D = kA, + 2nAAt),間隔層的中心厚度為d = \: 2nf ;離中心x處的半導(dǎo)體薄膜厚度為間隔層的厚度為
【權(quán)利要求】
1.一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括依光路設(shè)置的分光聚焦部分和太陽能共振背反射結(jié)構(gòu)，所述分光聚焦部分由三棱鏡和正透鏡組成，其特征是所述太陽能共振背反射結(jié)構(gòu)的最上層作為太陽能電池工作介質(zhì)的半導(dǎo)體薄膜，中間為低折射率的間隔層，底層為背反射鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述的間隔層為低折射率透明電極或低折射率介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述背反射鏡由多層介質(zhì)布拉格反射鏡或金屬薄膜構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征是多層介質(zhì)布拉格反射鏡由兩種介質(zhì)交替構(gòu)成，其折射率分別為%和《2,介質(zhì)層厚度采用普通梯形設(shè)計，最厚處兩種介質(zhì)的厚度分別為A1 辦^和^ +'.4n，,其中&為半導(dǎo)體吸收波長長波極限，由半導(dǎo)體材料帶隙決定，為=，ri是約化普朗克常數(shù)，c為真空光速；最薄處兩種介質(zhì)的厚度分別為&.'4%和毛:+.4? ,其中為為太陽能電池工作的短波極限。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述半導(dǎo)體薄膜和間隔層的厚度采用曲邊梯形設(shè)計；半導(dǎo)體薄膜的中心厚度D = Iv15，間隔層的中心厚度為J = As ;離中心X處的半導(dǎo)體薄膜厚度為fcT.2nJ/:'),間隔層的厚度為A'.2wt.，其中I(A)為相應(yīng)波長下半導(dǎo)體薄膜的折射率，而A?滿足
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的一種共振背反射薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征是半導(dǎo)體薄膜和間隔層采用普通梯形設(shè)計；半導(dǎo)體薄膜的中心厚度D =間隔層的中心厚度為d = A^.:2n ;取較小的三棱鏡頂角，利用小角度近似并忽略半導(dǎo)體薄膜色散時，離中心X處的半導(dǎo)體薄膜厚度
【文檔編號】H02S40/22GK103595344SQ201310474795
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】劉江濤 申請人:南昌大學(xué)