CN101635318A - 太阳能电池 - Google Patents
太阳能电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101635318A CN101635318A CN200910184733A CN200910184733A CN101635318A CN 101635318 A CN101635318 A CN 101635318A CN 200910184733 A CN200910184733 A CN 200910184733A CN 200910184733 A CN200910184733 A CN 200910184733A CN 101635318 A CN101635318 A CN 101635318A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- type
- solar cell
- gesi
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种太阳能电池，包括N型单晶硅材料为基底，在基底一侧依次生长本征非晶硅薄膜、P型a－Si:H薄膜以及第一ITO薄膜，在第一ITO薄膜上设置有第一集电极，在基底另一侧依次生长i型GeSi薄膜、N型a－Si:H薄膜以及第二ITO薄膜，在第二ITO薄膜上设置有第二集电极。本发明的优点在于，通过对下层i型GeSi薄膜、N型a－Si:H薄膜合金进行改动，一方面可以保证原来HIT太阳能电池的上层吸收和转换效率，另一方面增加了对背部光线和透过光线的吸收，使得背部转换效率可以比原来的水平提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，特别是一种高效率新型HIT(Heterostructure withintrinsic Thin film)太阳能电池。
背景技术
随着经济发展以及人口增长，能源的需求越来越巨大，而作为传统能源的石油、煤炭以及水电等资源都是有限的，而且对环境的破坏性很大，CO2含量的增高已经威胁到人类的生存，因此必须大力开发各种新能源以替代传统能源，新能源的种类很多，有核能、风能、生物质能、太阳能等，其中太阳能被认为是最有发展前途的一种新能源。这是一方面太阳能无所不在，只要有太阳照到的地方就有太阳能，而不像风能那样必须在风力较强的地方才能使用。其次是太阳能的取之不尽用之不竭，可利用的资源最为丰富，是唯一能够满足人类发展需要的能源，其他能源的资源都是有限的。
将太阳光转换成为电能的太阳能电池的方法在最近几年发展非常迅速，产生了各种各样的太阳能电池。在各种太阳能电池中，异质节太阳能电池的转换效率比较高，成本适中，被认为是一种有发展前途的太阳能电池，详细说明参考美国专利US2006/0065297，其结构参考附图1，中间层1为N型单晶硅基板，在N型单晶硅基板上用等离子体化学气相沉积法(以下简称PECVD方法)生长一层厚度在3-250m的本征非晶硅薄膜2，然后在上面再生长一层厚度为5nm左右的P型氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)材料3，之上再生长一层厚度约100nm的ITO(Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)材料4，最上面是集电极5，为梳形电极。1的下面也是按照PECVD的方法生长一层厚度5--20m左右的本征非晶硅材料6，之后再生长一层厚度在20nm左右的N型a-Si:H材料，形成BSF(back surface field)结构。然后在N型a-Si:H薄膜层7上再生长ITO薄膜8和梳形电极9，厚度与ITO材料4、集电极5类似。这样就形成了HIT(Heterostructure with intrinsic Thin film)太阳能电池。HIT太阳能电池由于具有单晶硅高电子迁移率和非晶硅的高吸收系数的综合优点，所以转换效率较高。这种电池的转换效率，根据三洋资料，实验室中最高达到23％，模组转换效率达到19％，比普通的多晶硅太阳能电池的15％高不少，而且由于HIT太阳能电池的温度劣化系数只有多晶硅电池的一半，而且双面均可发电，因此在相同面积条件下，每年的发电量可以比多晶硅太阳能电池高35％，因此具有很大市场潜力。但为了进一步的获得更高转换效率，有必要对材料进行稍许变化以增加对太阳光的吸收。中国专利两面光照的HIT太阳能电池(申请号CN200720067732.8)为一种改进型的HIT太阳能电池，详细结构参考图2，其中21为Al金属栅线正电极，22为正面ITO，23为P型a-SiC:H，24为正面i型a-Si，25为N型单晶硅片(Nc-Si)，26为背面的i型a-Si，27为N型a-SiC:H，28为背面ITO层，29为Al金属栅线背电极。该专利的不同点在于采用非晶SiC代替非晶硅层，以获得更高的光吸收。但是非晶SiC属于宽带隙材料，只能吸收非常短波长的光，不能吸收红外光，所以这种改进的效果应该很差。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有高转化效率的太阳能电池。
技术方案：本发明公开了一种太阳能电池，包括N型单晶硅材料为基底，在基底一侧依次生长本征非晶硅薄膜、P型氢化非晶硅a-Si:H薄膜以及第一ITO薄膜，在第一ITO薄膜上设置有第一集电极，在基底另一侧依次生长i型GeSi薄膜、N型a-Si:H薄膜以及第二ITO薄膜，在第二ITO薄膜上设置有第二集电极。
本发明中，优选地，所述i型GeSi薄膜为i型非晶GeSi薄膜或者i型的微晶GeSi薄膜。
本发明中，优选地，所述N型单晶硅材料的基底为厚度为150～300μm，电阻率为1Ω·cm，取向为100的晶体硅C-Si。
本发明中，优选地，所述N型a-Si:H薄膜的厚度为3～250nm。
本发明中，优选地，所述P型a-Si:H薄膜厚度为5nm。
本发明中，优选地，所述第一ITO薄膜和第二ITO薄膜厚度为100nm。
本发明中，优选地，所述第一集电极和第二集电极为梳形电极。
有益效果：本发明的优点在于，通过对下层i型GeSi薄膜进行改动，一方面可以保证原来HIT太阳能电池的上层吸收和转换效率，另一方面增加了对背部光线和透过光线的吸收，使得背部转换效率可以比原来的水平提高。目前位置，本领域内太阳能电池的转化率已经陷入瓶颈，每提升一个百分点都十分困难。通过非晶微晶双结硅薄膜太阳能电池中将下部PN结中的微晶硅材料改为微晶GeSi材料后，电池总转换效率可以提高3个百分点以上，即量产的非晶微晶薄膜双结太阳能电池的转换效率为7％，而量产的非晶硅微晶GeSi薄膜双结太阳能电池的转换效率在10％以上，而且薄膜的厚度只有微晶硅厚度的四分之一左右，可以推断出在本发明中，改成微晶GeSi层后，效率可以提高3％以上。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为本发明本领域现有技术一的结构示意图。
图2为本发明本领域现有技术二的结构示意图。
图3为本发明结构示意图。
具体实施方式：
本发明公开了一种太阳能电池，包括N型单晶硅材料为基底35，在基底35一侧依次生长本征非晶硅薄膜34、P型a-Si:H薄膜33以及第一ITO薄膜32，在第一ITO薄膜33上设置有第一集电极31，在基底35另一侧依次生长本征非晶i型GeSi薄膜36、N型a-Si:H薄膜37以及第二ITO薄膜38，在第二ITO薄膜38上设置有第二集电极39。
所述i型GeSi薄膜36为i型非晶GeSi薄膜或者i型的微晶GeSi薄膜。
所述N型单晶硅材料的基底35为厚度为150～300μm，电阻率为1Ω·cm，取向为100的C-Si。
所述N型a-Si:H薄膜37的厚度为3～250nm。
所述P型a-Si:H薄膜33厚度为5nm。
所述第一ITO薄膜33和第二ITO薄膜38厚度为100nm。
所述第一集电极31和第二集电极39为梳形电极。
实施例1：
参考图3，本发明的如下：
1)以N型单晶硅材料为基底35，该N型c-Si材料的厚度在150～300μm，电阻率为1Ω·cm，取向为100。先用湿法刻蚀基底35，使表面和背面形成锯齿形构造，然后在上面用PECVD的方法生长一层厚度在3～250nm的本征非晶硅薄膜34；
2)然后再生长一层厚度为5nm左右的P型a-Si:H材料薄膜33；
3)之上再生长一层厚度约100nm的第一ITO材料薄膜32；
4)最上面是第一集电极31，为梳形电极。
5)在基底35的下面也是按照PECVD的方法生长一层厚度5～20nm左右的i型微晶GeSi薄膜36；i型微晶GeSi材料可以使用MOCVD法或者其它各种方法沉积，务必保证材料性质均一，缺陷少，MOCVD法或者其它制备方法都是将Si2H6和GeH4气体作为源气体通入反应室进行反应，以沉积GeSi合金薄膜，MOCVD法与PECVD法相比没有等离子缺陷，但是沉积速度相对较慢。
6)在i型微晶GeSi薄膜36上生长一层厚度在3～20nm左右的N型a-Si:H薄膜材料37，形成BSF(back surface field)结构。
7)然后在N型a-Si:H薄膜上面生长第二ITO材料薄膜38和梳形电极第二集电极39，厚度与第一ITO材料薄膜32、第一集电极31类似。
实施例2：
将实施例1中i型微晶GeSi薄膜材料改成i型的非晶GeSi薄膜材料，其余工艺部分与实施例1相同。
本发明中，所述制备i型微晶GeSi以及i型的非晶GeSi的原材料都是在市场上可以直接购得的材料。
用本发明方法制备的HIT太阳能电池充分利用了原HIT太阳能电池的兼有非晶硅和单晶硅太阳能电池的长处，而且还增加了对透过光和背面光的吸收率，因此可以获得更高的光电转换效率。
本发明提供了一种太阳能电池的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。
Claims (7)
1、一种太阳能电池，其特征在于，包括N型单晶硅材料为基底(35)，在基底(35)一侧依次生长本征非晶硅薄膜(34)、P型氢化非晶硅薄膜(33)以及第一ITO薄膜(32)，在第一ITO薄膜(33)上设置有第一集电极(31)，在基底(35)另一侧依次生长i型GeSi薄膜(36)、N型a-Si:H薄膜(37)以及第二ITO薄膜(38)，在第二ITO薄膜(38)上设置有第二集电极(39)。
2、根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述i型GeSi薄膜(36)为i型非晶GeSi薄膜或者i型的微晶GeSi薄膜。
3、根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述N型单晶硅材料的基底(35)为厚度为150～300μm，电阻率为1Ω·cm，取向为100的晶体硅。
4、根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述N型a-Si:H薄膜(37)的厚度为3～250nm。
5、根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述P型氢化非晶硅薄膜(33)厚度为5nm。
6、根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一ITO薄膜(33)和第二ITO薄膜(38)厚度为100nm。
7、根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一集电极(31)和第二集电极(39)为梳形电极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910184733A CN101635318A (zh) | 2009-08-20 | 2009-08-20 | 太阳能电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910184733A CN101635318A (zh) | 2009-08-20 | 2009-08-20 | 太阳能电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101635318A true CN101635318A (zh) | 2010-01-27 |
Family
ID=41594434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910184733A Pending CN101635318A (zh) | 2009-08-20 | 2009-08-20 | 太阳能电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101635318A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102903780A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-01-30 | 奥特斯维能源（太仓）有限公司 | 一种晶体硅\非晶硅双节双面电池及其制造方法 |
| CN106654067A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触控基板及其制备方法、显示装置 |
| CN110350051A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-18 | 通威太阳能（成都）有限公司 | 一种含氮化合物晶硅叠瓦双面太阳电池及其制备方法 |
-
2009
- 2009-08-20 CN CN200910184733A patent/CN101635318A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102903780A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-01-30 | 奥特斯维能源（太仓）有限公司 | 一种晶体硅\非晶硅双节双面电池及其制造方法 |
| CN106654067A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触控基板及其制备方法、显示装置 |
| CN110350051A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-18 | 通威太阳能（成都）有限公司 | 一种含氮化合物晶硅叠瓦双面太阳电池及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Blakers et al. | High efficiency silicon solar cells | |
| KR101000064B1 (ko) | 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 | |
| Reddy | Solar power generation: technology, new concepts & policy | |
| CN102110734B (zh) | 一种纳米硅/晶体硅异质结光伏电池 | |
| CN102168256B (zh) | 利用MOCVD梯度掺杂技术生长ZnO：B薄膜及应用 | |
| CN206271715U (zh) | 一种晶体硅异质结太阳电池 | |
| CN109509807A (zh) | 晶硅异质结太阳能电池的发射极结构及其制备方法 | |
| CN102751371A (zh) | 一种太阳能薄膜电池及其制造方法 | |
| CN117059691A (zh) | 异质结太阳能电池 | |
| CN103219413A (zh) | 一种石墨烯径向异质结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN101431128B (zh) | 一种非晶硅叠层太阳能电池制备方法 | |
| CN102544184B (zh) | 一种横向结构的pin太阳能电池及其制备方法 | |
| CN210156406U (zh) | 具有双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构 | |
| CN101635318A (zh) | 太阳能电池 | |
| Rohatgi | Road to cost-effective crystalline silicon photovoltaics | |
| CN101820010B (zh) | 一种一维阵列纳米结构太阳能电池及其制备方法 | |
| Chen | Recent developments on silicon based solar cell technologies and their industrial applications | |
| Pengcheng et al. | Characteristics and development of interdigital back contact solar cells | |
| CN202111140U (zh) | 具有同质结和异质结的硅基双结太阳电池 | |
| CN101814554A (zh) | 一种薄膜太阳能电池的结构设计方法 | |
| CN101459206A (zh) | 高效多结太阳能电池的制造方法 | |
| CN210052747U (zh) | 一种具有提升异质结太阳电池光电转换效率的电池结构 | |
| Carlson | Amorphous-silicon solar cells | |
| CN101471387B (zh) | 光电转换元件的p型掺杂层及其制造方法 | |
| CN201360010Y (zh) | 薄膜光伏器件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100127 |