CN101246927A

CN101246927A - 非晶锗薄膜的光伏应用

Info

Publication number: CN101246927A
Application number: CNA2007100050829A
Authority: CN
Inventors: 李沅民; 马昕
Original assignee: BEIJING XINGZHE MULTIMEDIA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING XINGZHE MULTIMEDIA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2008-08-20

Abstract

本发明公开了一种结构更简单，生产成本更低的多结光伏器件。一个多结光伏器件包括首结、第二结和第三结基于硅薄膜的光伏电池，这些电池处于一种叠式的结构。第三结电池的本征i层包含至少一个非晶锗薄膜，该薄膜的带隙不大于1.1eV。第三结光伏电池的本征i层中还有缓冲层，该缓冲层包含梯度带隙的非晶锗硅合金和/或基于纳米晶硅的薄膜。这种含有非晶锗的多结光伏器件性能良好，可以用低成本设备大规模地生产。

Description

非晶锗薄膜的光伏应用

技术领域

本发明涉及多结薄膜光伏器件及其生产方式。特别涉及到基于非晶硅的多结光伏器件，这种器件有更好的功效和稳定性。本发明涉及一种结构更简单，生产成本更低的多结光伏器件。

背景技术

最近几年，光伏电池和大面积光伏模块的发展引起了世人的广泛关注。尤其是氢化非晶硅和纳米晶硅，它们随着光伏器件在商业和住宅设施中的广泛应用，显示出了巨大的潜力。在低于260℃这样较低的温度下生产薄膜硅光伏器件一个显著特点是，可以同时达到低成本和高性能。这是因为基于硅的半导体膜层和电接触膜层便于在低价格的基板上被大面积沉积，同时可以使用良好的成熟的镀膜设备和程序。施加在同一基板上的不同薄膜的激光划线成型工艺(laser patterning)允许多个太阳能电池元件在薄膜沉积过程中直接形成集成式的大面积光伏模块。

光伏器件，也叫太阳能电池或光电转换器，用来把辐射，比如太阳光、白炽光或者荧光等，转化成电能。这种转化是通过所谓的光伏(光电)效应产生的。在p-i-n型结构的光伏电池中，当光线照射到光伏器件时，适当波长的光被器件的活跃区域吸收，在i层(称为吸收层或转化层)中生成电子-空穴对。这些电子-孔穴对被器件的内置电场分隔开来，并在电场的影响下，电子流向n型导电区，而空穴流向p型导电区。这种电子和空穴的流动或重新分布使光伏电池生成光电压和光电流。

根据已知的使用氢化非晶硅和纳米晶硅及其合金的太阳能电池的结构分析，内部电场是在含有由非晶硅和/或纳米晶硅及其合金制成的p型，本征(i)型和n型膜层(p-i-n)的结构中产生的。在下面的描述中，基于硅的薄膜材料包括锗硅合金(a-SiGe)和锗，实际上都是指氢化材料。也就是说，非晶硅(a-Si)即指氢化非晶硅(a-Si:H)。

图1是p-i-n型太阳能电池的示意图，该太阳能电池包括：一个结构稳定、透光度好的前盖或基板1；一个由透明导电氧化物(TCO)制成的透明电极2，置于基板1上；一个p层6；一个i层8；一个n层9；另外一个透明导电氧化物薄膜22；一个金属膜45；封装剂和粘合剂46；一个支撑保护膜片21。透明导电氧化物膜层22和金属膜45在以下统称为反光电极。在运作时，阳光照射在太阳能电池前盖的外侧或基板1上，如箭头所示。p层的材料通常是硼掺杂的宽带隙非晶硅合金，如非晶硅碳和纳米晶硅。光伏吸收层，或者说i层8(也称转化层)一般是由非晶硅，纳米晶硅或非晶锗硅合金制成；磷掺杂的n层9一般由非晶硅或纳米晶硅制成。前电极2一般由氟掺杂的氧化锡(SnO₂:F)制成。透明导电氧化物22一般由铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)制成，它和起反光器作用的金属膜层45，统称为反光电极(背电极或背接触层)。因为光伏吸收层，或者说i层8非常薄(非晶硅小于500纳米，纳米晶硅小于2500纳米)，前电极2被有意地做成具有颗粒或波纹状的表面，如图1所示。这样做的目的是使其对入射光造成散射，从而增强光伏吸收层亦即i层8的捕光能力。

制作光伏器件的半导体材料要有吸光能力，产生大量的电子和空穴，并且能够尽可能多地把入射的光能转化成有用的电能，进而提高转化效率。在这方面，非晶硅是制作光伏器件的理想材料，因为和其它光伏电池中使用的材料，如多晶硅相比，它能够吸收大部分的入射辐射。实际上，厚度小于1000纳米的非晶硅能够比同样厚的多晶硅多吸收40％或者更多的入射辐射。其它与非晶硅紧密联系的材料，如非晶锗硅，也是制作薄膜光伏电池的理想材料。在下文中，“基于薄膜硅的材料”指的是非晶硅、纳米晶硅及相关合金制成的薄膜。

正如当前技术中所知，在p-i-n型基于薄膜硅的光伏电池中，p层和n层之间的非掺杂型本征i层比p层和n层要厚得多。本征i层的作用是阻止电子和空穴在内置电场中被分离之前复合。通常情况下，如果辐射入射在p层上，这种结构被称为″p-i-n″结构；如果辐射入射在n层上，称为″n-i-p″结构。

有些入射光被掺杂型的膜层(p层和n层)吸收。因为这些膜层中生成的载流子存在时间非常短暂，它们在被收集之前就重新组合了。因此，掺杂型膜层的光吸收并不参与光伏电池中光电流的形成。减少掺杂型膜层中的光吸收，能够增强p-i-n型光伏电池的短路电流。p层中光的损耗是由p层的带隙和厚度所致，因此，通过调节p层的光能带隙，就可以使p层中的光损耗最小化，包括在p层加入拓宽带隙的材料，如碳、氮、氧、氟等。例如，p型掺杂的氢化非晶硅碳可用来制作p层。然而，在p层中加入的拓宽带隙的材料会增强该层的阻抗，所以这种材料的添加量受到光伏器件能够承受的阻抗的限制。

n层的作用是和本征i层一起形成一个整流结。为了增强这一作用，n层的导电性最好非常强或者n层的带隙非常宽，因为如上所述，这里生成的载流子并不参与电池光电流的形成。可惜的是，n层中加入任何拓宽带隙的元素都会增加n层的阻抗。因此，n层中拓宽带隙的材料的添加量受到器件所能承受的阻抗的制约。

为了使光伏器件的光电流输出最大化，最好是吸收更多的不同能量和波长的光子数量。一种增强光吸收能力进而提高光伏器件效率的技术是，将两个或更多个p-i-n光伏单元叠加在一起，形成一个多结光伏器件。每个光伏元件或每个p-i-n序列通常被称为一“结”。两结或两结以上的太阳能电池是由一个由数个p-i-n光伏元件叠加而成的光伏器件。这种多结光伏器件在现有技术中也被称为“串极”或叠式(tandem)太阳能电池。美国专利号为4272641和4891074的两个专利中描述了这样的太阳能电池，这在本文中有所参考。值得注意的是，这些专利阐述了叠式组合的非晶硅太阳能电池，其中每个光伏电池(每结)都有上面所描述的p-i-n型结构。

这种多结光伏器件中的两个或更多个叠式的光伏单元(电池)，在光学和电学上都紧紧地连成系列。也就是说，每个元件的p-i-n层都与相邻的单元紧密相连。图2示意的是一个最简单的多结光伏器件膜层结构，该光伏器件包含两个p-i-n单元(双节)，其中一个叠加在另一个之上。顶结J1包含p1(6)、i1(8)和n1(9)，这一结是用来吸收短波光的(蓝光和绿光)。而底结J2由p2(26)、i2(28)和n2(29)组成，它是用来捕捉长波光的(部分绿光，大部分是红光和红外线)。顶结的本征半导体膜层i1(8)一般是由非晶硅制成，而底结的半导体膜层i2(28)材料通常是非晶硅，最好是纳米晶硅或锗浓度可调节的非晶锗硅合金。纳米晶硅和非晶锗硅的带隙都小于非晶硅。通过调节i2膜层的厚度或增加i2中a-SiGe锗的原子密度，可以使底结电池吸收更多的红光和红外线。和图1中的单结太阳能电池相比，图2中的电池能量转化效率更高，稳定性更强，光伏器件的使用寿命也延长了。事实上，大部分观点认为，a-Si/nc-Si(非晶硅i1(8)和纳米晶硅i2(28))这样的双结光伏元件在光伏技术方面最有商业前景。图1和图2的对比可知，单结和多结光伏器件的基板和电极的膜层安排都非常相似，图中用1，2，22，45，46和21表示。主要的区别就是图2中电极2和底结透明导电氧化物22之间多安置了一个p-i-n结构。

通常在多结器件中，短波光被最顶结的光伏电池吸收，长波的光被第二结吸收，如果存在后续结的话，被后续结电池吸收。多结光伏器件的首结、第二结和后续结最好有各自不同的光能带隙，这些带隙呈梯度，以保证高效的阳光吸收度。例如，在一个三结光伏电池p1-i1-n1-p2-i2-n2-p3-i3-n3中，如图6所示(6-8-926-28-29-36-38-39)，每个后续的i层都比上一结i层吸收波长更长的光。理论上，结层越多，光伏器件的性能越好。这就是说，在光能转化效率方面，三结电池优于双结电池，双结电池优于单结电池。部分原因是，每个本征层都对光谱中的特定部分有光感，多个本征层的叠加能够使其对光谱中更多的光有光感。然而在实际中，用较低的成本生产多于三结的光伏器件，比如基于非晶硅及其合金，包括非晶锗硅的四结太阳能电池，是相当困难的。这有生产成本和产量方面的原因，还有复杂的器件设计导致掺杂层更多的光损耗，同时还有不同结(不同光伏单元)生成的光电流配合失当的问题。

近几年来，基于氢化薄膜硅的工业实验显示，使用三结太阳能电池能最好地平衡性能和器件复杂度之间的关系。如图6所示，这种太阳能电池具有包含三个p-i-n光伏单元的叠式结构，其中p1-i1-n1(6-8-9)，p2-i2-n2(26-28-29)和p3-i3-n3(36-38-39)分别代表顶结J1，中间结J2，和底结电池J3。当前流行的三结电池包含非晶硅层i1(8)、非晶锗硅层i2(28)和非晶锗硅层i3(38)，即a-Si/a-SiGe/a-SiGe结构。其中第三结光伏单元的本征非晶锗硅膜层i3(38)的带隙比第二结中本征层i2(28)的带隙宽。

工业上流行的基于薄膜硅的多结光伏器件有两个严重的缺点。首先，非晶硅/纳米晶硅双结光伏器件包含非晶硅层i1和纳米晶硅层i2，为了使其效率更高，顶结的非晶硅膜层i1厚度必须接近或大于200纳米，这样才能和较厚的纳米晶硅层i2产生的光电流相配合。但是这样厚的非晶硅本征层会随着曝光时间的增长而衰退(这称为S-W效应，没有彻底的解决方法)，这削弱了器件的长期性能。这一现象在初始光电流更高的a-S/nc-Si叠式光伏器件中更为常见。此外，因为纳米晶硅有间接的光能带隙，为了产生大量的光电流，双结中需要一个相当厚的纳米晶硅本征i层，如2000纳米。但是符合器件性能要求的纳米晶硅生长速度非常慢(如9纳米/分钟)，均匀地大面积沉积也需要非常大的复杂生产设备，这种设备价格昂贵，致使生产成本增加。减少纳米晶硅i2层薄膜的厚度或缩短其沉积时间使a-Si/nc-Si双结光伏器件和其它设计相比没有优势。

对于通用的a-Si/a-SiGe/a-SiGe三结器件设计来说，主要的挑战是沉积均匀的非晶锗硅膜层。含锗的原料气体通常是锗烷GeH₄，它比硅烷更易分解。因此，在大尺寸的等离子体化学气相沉积反应器中，含硅的反应活性成分与含锗的活性成分在空间上的分布是不同的，这使得大面积沉积的非晶锗硅薄膜中锗原子密度不均匀，从而导致包含本征非晶锗硅合金吸收层的大面积光伏模块光电转化率很低。此外，随着非晶锗硅合金的生长速率的提高，成份的不均匀问题逐渐恶化。这一问题对于锗含量在40-55％范围内的非晶锗硅合金尤其严重。三结光伏器件中第三结电池的非晶锗硅本征层就是这种情况。生产高性能的三结a-Si/a-SiGe/a-SiGe光伏模块，必须使用特殊设计的高度精密等离子体化学气相沉积设备，这种设备价格昂贵。因此，如果能找到一种高性能、易实施、能够大规模生产的多结器件的设计将会有巨大收益。

发明内容

基于上述考虑，申请人拟订了本发明的首要目的：提供一个基于薄膜硅的多结光伏器件，该器件有增强的整体性能。

本发明的另一步目的是，提供一个基于薄膜硅的多结光伏器件，该光伏器件生产程序简单，成本低。

本发明的进一步目的是，提供一个基于薄膜硅的多结光伏器件，该器件的第三结包含一个本征非晶锗硅制成的i层。

为达到上述发明目的，本发明提出一个多结光伏器件，该器件包含：一个透明基板；一个置于透明基板上的透明电极；一个置于透明电极上的顶结电池；第二结电池；包含本征非晶锗的i层的第三结电池；一个置于第三结电池之上的反光电极；一个置于反光电极之上的起保护支撑作用的膜片。

顶结电池包含：一个p层，该p层临近透明电极；一个含硅的非晶半导体化合物，置于p层之上；一个n层，置于本征层之上。第二结光伏电池包含一个p层；一个非晶硅或纳米晶硅或其合金制成的本征层，置于p层之上；还有一个n层，置于本征层之上。第三结光伏电池包含一个p层；一个本征层，该本征层包含一个非晶锗硅合金缓冲层和一个非晶锗膜层，其带隙不超过1.1eV；一个n层，置于本征层之上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是一个基于薄膜硅的p-i-n型单结太阳能电池的示意图。

图2是一个基于薄膜硅的双结(叠式)光伏电池的膜层示意图。

图3是一个含有非晶锗制成的i层的太阳能电池的示意图。

图4是一个基于薄膜硅的三结光伏电池的结层排列示意图。

图5是又一个基于薄膜硅的三结光伏电池的结层排列示意图。

图6是一个包含非晶锗底结的基于薄膜硅的三结光伏电池的详细膜层结构示意图。

图7是又一个包含非晶锗底结的基于薄膜硅的三结光伏电池的详细膜层结构示意图。

具体实施方式

氢化非晶锗，即a-Ge，是一种半导体，其带隙约为1.1eV，精确带隙取决于氢的含量。非晶锗薄膜可以通过传统的等离子体增强化学气相沉积技术大面积且稳定地生产。非晶锗硅合金在大面积沉积时会不均匀，而非晶锗可以大面积均匀地沉积，因为非晶锗的沉积过程只需要一种含锗的源气体(通常是锗烷GeH₄)。在最佳的沉积条件下，包括适当的温度和输送到等离子体化学气相沉积反应器中的混合气体具有充分高的氢气稀释度，可以得到感光度较高的本征非晶锗薄膜。此外，比起非晶硅或非晶锗硅合金，非晶锗对掺杂不是很敏感。非晶锗太阳能电池也不像非晶硅或非晶锗硅太阳能电池那样随光照时间的增长而严重损耗其性能(光致衰退，即S-W效应)。非晶锗最吸引人的地方是它的窄能带隙，大约为1.1eV(电子伏)。因为它有直接的带隙，光吸收能力特别强。例如，厚度为200纳米的非晶锗膜层可以比厚度为2000纳米的纳米晶硅薄膜(具有间接带隙)吸收更多的光。这种非晶锗薄膜适合制作吸收波长接近1.1eV的光子的光伏器件。因此，对于a-Si/a-SiGe/a-SiGe结构的三结光伏器件来说，非晶锗是取代非晶锗硅作为底结本征层(第三结的吸收层)的绝好的材料。由于对长波光吸收能力的增强，a-Si/a-SiGe/a-Ge结构三结太阳能电池能够产生更高的光电流。

经证实，用传统的设备生产性能优良的p-i-n型太阳能电池非常困难。一般来说，非晶锗太阳能电池由于光电流(通过光吸收而产生电子和空穴)收集能力较差，效能很低，在运作时生成的光电压和光电流都比较低。非晶锗太阳能电池的光感能力随着非晶锗本征i层厚度的增加显著降低。非晶锗太阳能电池性能差的问题，除了非晶锗本征i层的质量原因，主要是由于器件的带隙建构欠佳。图3是一个基于非晶锗的p-i-n型光伏电池的带隙示意图。基于非晶硅的p层36和n层39的带隙远远大于非晶锗本征层38b的带隙。一个包含36-38b-39的太阳能电池存在严重的光载流子收集问题，因为在掺杂层(36和39)和非晶锗本征层(38b)之间的光电子和空穴会因为严重的带隙错配现象而不能进入n层39和p层36。根据本发明，能带隙递进的缓冲层38a被导入p层36和非晶锗本征层36b之间；能带隙递进的缓冲层38c被导入38b和n层39之间。换句话说，光电转换层38包含三部分：38a、38b和38c。缓冲层38a和38c之间梯度变化的带隙消除了能量障碍，使得非晶锗层38b中生成的电子和空穴能够更自由地向n层39和p层36移动。

为了使带隙的梯度尽可能平滑，避免“台阶”，本征缓冲层或过渡层38a和38c应该选择能带隙可被连续调节的材料。一种自然的选择是非晶锗硅合金，如图3所示，它的硅原子密度是变化的，可以使材料从纯非晶硅平滑地过渡到纯非晶锗，而中间不会存在带隙突变。制作38a这样的缓冲层，另外一种较好的材料是具有混合相的硅或者纯纳米晶硅。通过调节纳米晶硅的体积比例(晶化度)，混合相的硅(非晶硅和纳米晶硅的混合物)的带隙可以从1.76eV连续调节到1.2eV以下。由于它们有相似的带隙，纳米晶硅和非晶锗之间可以形成一个无缝的界面。混合相位的硅薄膜的等离子体化学气相沉积过程中，可通过高度氢气稀释得到递进的纳米晶硅含量。图3中所示的器件结构是三结光伏器件的良好选择。不仅仅是由于非晶锗本征层38b的沉积比较简单，还有很薄的非晶锗本征层(小于200纳米)就能吸收大量的光。

非晶锗本征层的原理和优势将在下列两个三结光伏器件的例子中结合图4和图5加以阐述。这两个例子中，底结电池均含有非晶锗本征层。

实施例一：

如图4所示，第一个例子是一个三结光伏电池，其详细膜层结构如图6所示。三结光伏电池包含非晶硅制成的顶结J1，纳米晶硅制成的中间结J2和非晶锗硅制成的底结J3(a-Si/nc-Si/a-Ge)。它们也分别叫做第一结、第二结和第三结，并分别代表图6中的p-i-n序列6-8-9、26-28-29和36-38-39。这种不同本征层结合的优点是，每节光伏电池可以被较快地生产。顶结J1的非晶硅本征层8只需700纳米厚，可以很容易地沉积，它是用来吸收蓝光的。第二结电池J2的纳米晶硅本征层28需要吸收绿光和一些红光来生成足够的光电流与J1和J3相配合，它的厚度大概为1000纳米。这一厚度比a-Si/nc-Si双结电池中所需要的厚度小得多，例如，图2中的i2纳米晶硅层28的厚度在2000纳米左右。如前所述，达到器件要求的纳米晶硅，由于其均匀度等方面的原因，只能在较低的速度下生长。因此，用非晶锗作为底结电池本征层38的一部分，可以吸收纳米晶硅本征层28不能吸收的红光和红外线。与双结a-Si/nc-Si太阳能电池相比，这个三结光伏电池的性能增强，生产时间和费用明显地减少。

事实上，图4中所示的器件设计比底结本征层由纳米晶硅制成的a-Si/nc-Si/nc-Si三结光伏电池的结构更为合理。这是因为非晶锗有直接能带隙，约为1.1eV，而纳米晶硅因其晶体结构有间接能带隙。相比之下，更薄的非晶锗本征层可以沉积得更快，是三结电池(a-Si/nc-Si/a-Ge)的底结电池的更实际的材料。虽然这种电池的光伏性能可能比a-Si/nc-Si/nc-Si结构三结光伏电池稍低，但是a-Si/nc-Si/nc-Si三结电池生产困难，成本也更高。

实施例二：

图5是三结光伏电池的另一个例子，该光伏电池的第三结(底结)包含一个非晶锗本征层。该器件的详细膜层结构如图7所示。它包含一个透明导电氧化物(TCO)氧化锌制成的夹层R1，置于第二结J2和第三结J3之间。光伏单元J1、J2和J3的p-i-n构成分别是6-8-9，26-28-29，36-38-39，如图7所示。夹层R1(如图7中32所示)的作用是，在基于硅的薄膜和TCO之间的界面上生成一个突变的折射率，从而使未能被吸收的光反射到第二结光伏电池J2中去。该例所讲述的器件首结和第二结都是由能带隙在1.8-1.7eV之间的非晶硅制成，而第三结由非晶锗及相关缓冲层依图3构成。这种特殊的设计主要是简化本征层，降低生产成本。非晶硅和非晶锗膜层，都可以简单地、大面积地以较高的速率沉积。与非晶锗硅合金和纳米晶硅本征层相比，这种光伏器件更便于低成本地大规模生产。

制造性能优良的a-Si/a-Si/a-Ge三结光伏器件的挑战在于要能够从基于非晶硅的中间结J2或图7中p-i-n单元26-28-29中挤出足够的光电流。因为非晶硅有相当大的带隙，它的吸收红光的能力非常弱。因此，第二结光伏电池(中间结)的非晶硅本征层需要相当厚。另一方面，非晶硅本征层28的厚度要保持在一个特定的临界值之下，从而限制该结的光致衰退。所以，必须增强中间结J2的光吸收能力，比如说，使用一个夹层反射膜R1，如图5和图7中所示。有了夹层反射膜，第二结J2中非晶硅i层28的厚度就能保持在400纳米以下，同时仍然能提供和J1、J3相匹配的光电流。

如图3所示，在a-Si/a-Si/ZnO/a-Ge三结光伏器件中，非晶锗本征层38c可以比例一(图4和图6)中的a-Si/nc-Si/a-Ge光伏器件的本征层薄很多。因为基于非晶硅的顶结和中间结不需要像例一那样吸收很多的光。此外，有必要让底结非晶锗光伏电池J3产生比J1和J2高的光电流，这样使得光电流被J1或J2限制，而基于非晶锗的J3的光电流收集能力的缺陷就不那么明显了。

当然，在像四结光伏器件这样基于薄膜硅的多结光伏器件中，非晶锗也可作为最后一结(底结)的材料。一个例子就是a-Si/a-SiGe/nc-Si/a-Ge这样的四结光伏器件，它们有四个不同的本征半导体薄膜作为i层，其中第四结电池包含非晶锗本征层，该层并不和硅或其它元素掺杂(氢除外)。

Claims

1. 一个多结光伏器件，其特征在于：该多结光伏器件的结构包含：

a)一个透明基板；

b)一个透明电极，置于所述透明基板之上；

c)一个首结光伏电池，置于所述透明电极之上，该首结光伏电池包含：

i.一个p层，该p层与所述透明电极相邻；

ii.一个本征i层，由包括氢化非晶硅的半导体合成物制成，置于所述p层之上；

iii.一个n层，置于所述本征i层之上。

d)一个第二结光伏电池，包含：

i.一个p层，置于所述首结光伏电池的n层之上；

ii.一个本征i层，该本征层置于所述p层之上，由非掺杂的基于氢化非晶硅薄膜材料制成，其能带隙不大于所述首结电池的本征i层的能带隙；

iii.一个n层，置于所述本征i层之上。

e)一个第三结光伏电池，包含：

i.一个p层，置于所述第二结光伏电池的n层之上；

ii.一个本征i层，包含一个不和硅掺杂的非晶锗层，其能带隙不大于1.1电子伏，置于所述p层之上；

iii.一个n层，置于所述本征i层之上。

f)一个反光电极层，置于所述第三结光伏电池的n层之上；

g)一个支撑保护层，粘合在所述反光电极层之上。

2. 根据权利要求1所述的多结光伏器件，其特征在于：所述的第三结光伏电池的本征i层由下列部分组成：

a)第一非晶锗硅合金缓冲层，该缓冲层有梯度变化的能带隙，置于所述的第三结光伏电池的p层之上；

b)一个本征非晶锗层，其能带隙不大于1.1电子伏，厚度不小于100纳米，置于所述的第一非晶锗硅合金缓冲层之上；

c)第二本征非晶锗硅合金缓冲层，该缓冲层有梯度变化的能带隙，置于所述的本征非晶锗层之上。

3. 根据权利要求1所述的多结光伏器件，其特征在于：所述的第三结电池的本征i层由下列部分组成：

a)一个基于纳米晶硅的膜层，包含部分纳米晶体形态的硅，其带隙不小于1.1电子伏；

b)一个本征非晶锗层，置于所述基于本征纳米晶硅的膜层之上；

c)一个本征非晶锗硅合金层，该层有梯度变化的能带隙，置于所述本征非晶锗层之上。

4. 根据权利要求1所述的多结光伏器件，其特征在于：其中所述的首结光伏电池的本征i层包含非掺杂的基于非晶硅的合金，其能带隙在1.7-2.0电子伏之间。

5. 根据权利要求1所述的多结光伏器件，其特征在于：其中所述的第二结光伏电池的本征i层由纳米晶硅构成，其厚度小于2000纳米。

6. 根据权利要求1所述的多结光伏器件，其特征在于：其中所述的第二结光伏电池的本征i层由氢化非晶硅构成，其厚度小于400纳米。

7. 根据权利要求1所述的多结光伏器件，其特征在于：其中还包含一个透明导电氧化物膜层，置于所述第二结光伏电池的n层和所述第三结光伏电池的p层之间。

8. 根据权利要求7所述的多结光伏器件，其特征在于：所述第三结光伏电池的本征i层包含：

a)第一非晶锗硅合金缓冲层，该缓冲层有梯度变化的能带隙，置于所述第三结光伏电池的p层之上；

b)一个本征非晶锗层，其能带隙不大于1.1电子伏，厚度不小于100纳米，置于所述第一非晶锗硅合金缓冲层之上；

c)第二本征非晶锗硅合金缓冲层，该缓冲层有梯度变化的能带隙，置于所述本征非晶锗层之上。

9. 根据权利要求7所述的多结光伏器件，其特征在于：所述第二结光伏电池的本征i层包含纳米晶硅，其厚度小于1600纳米。

10. 根据权利要求7所述的多结光伏器件，其特征在于：所述第二结光伏电池的本征i层包含非晶硅，其厚度小于380纳米。

11. 一个四结光伏器件，由下列部分组成：

a)一个透明基板；

b)一个透明电极，置于所述透明基板之上；

c)一个首结光伏电池，置于所述透明电极之上；

d)一个第二结光伏电池，置于所述首结光伏电池之上；

e)一个第三结光伏电池，置于所述第二结电池之上，该电池所包含的本征i层的能带隙不大于1.4电子伏；

f)一个第四结光伏电池，包含一个非晶锗本征i层，其能带隙不大于1.1电子伏，厚度不小于80纳米，置于所述第三结光伏电池之上；

g)一个反光电极层，置于所述第四结光伏电池之上；

h)一个支撑保护层，粘合于所述反光电极之上。