CN101820004A - 一种光电分离的太阳能电池背反射器 - Google Patents

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肖海波
曾湘波
刘石勇
彭文博
谢小兵
姚文杰
王超
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Abstract

本发明公开了一种光电分离的太阳能电池背反射器，包括透明导电薄膜(3)、透明衬底(4)和高反射材料(5)三层结构，其中透明衬底(4)一侧没有织构，而另一侧有织构，透明导电薄(3)沉积在透明衬底(4)没有织构的一侧，高反射材料(5)沉积在透明衬底(4)有织构的一侧。利用本发明，解决了电池光吸收与电学输运之间的矛盾，既能够有效提高太阳能电池的光吸收，又能保持较好的电学性能，从而提高电池的光电转换效率，同时还具有成本低，可规模化生产的优点。

Description

一种光电分离的太阳能电池背反射器
技术领域
本发明涉及光伏器件制造技术领域，具体涉及一种光电分离的太阳能电池背反射器。
背景技术
太阳能电池背反射器一方面作为电极收集光生载流子，另一方面将透过吸收层的光线反射，使得光再次被吸收层吸收，增加电池的光吸收，进而增大光电流密度。
现在的电池背反射器一般采用“透明导电薄膜/高反射材料层/衬底”结构，由于背反的陷光效果随着粗糙度的增大而增加，为了实现更有效的陷光，一般采用粗糙的衬底，即在透明导电薄膜表面形成织构。但该方法存在两个问题，一是织构较难精确控制，重复性较差，另外织构得太粗糙，会使得其后沉积于其上的薄膜结构发生很大变化，导致电池漏电增加，开路电压和填充因子下降，同时还存在电池成品率下降等问题，为此需要一种新的电池背反射器来解决电池光吸收和电池电学性能之间的矛盾。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的主要目的在于提出一种光电分离的太阳能电池背反射器，以解决当前太阳能电池背反射器陷光和对薄膜微结构影响的矛盾。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种光电分离的太阳能电池背反射器，包括透明导电薄膜3、透明衬底4和高反射材料5三层结构，其中透明衬底4一侧没有织构，而另一侧有织构，透明导电薄3沉积在透明衬底4没有织构的一侧，高反射材料5沉积在透明衬底4有织构的一侧。
上述方案中，所述透明导电薄膜3作为背电极，用于收集光生载流子。
上述方案中，所述高反射材料5起陷光作用。
上述方案中，应用于包括前电极1、薄膜活性吸收层2和背反射器的太阳能电池，光线透过前电极1后被薄膜活性吸收层2吸收，未被吸收的光线透过透明导电薄膜3和透明衬底4后由高反射材料5进行反射，使得光线再次回到薄膜活性吸收层2被吸收。
上述方案中，所述太阳能电池产生的光生载流子分别被前电极1和透明导电薄膜3收集，而陷光由沉积在透明衬底4织构一侧的高反射材料5实现。
(三)有益效果
本发明提供的光电分离的太阳能电池背反射器，其结构为“透明导电薄膜/透明衬底/高反射材料”，该背反射器将载流子的收集和陷光进行分离，在透明衬底上(如玻璃，聚合物等)的一面进行织构处理，然后沉积高反射材料(Ag、Al等)，另一面保持平整，在其上沉积一层透明导电薄膜(ZnO，ITO，SnO2等)作为背电极，将电池的陷光与光生载流子的输运进行分离。这种同时具有很好的陷光效果与较好的电学输运性质的背反射器用于薄膜太阳能电池，解决了电池光吸收与电学输运之间的矛盾。利用本发明既能够有效提高太阳能电池的光吸收，又能保持较好的电学性能，从而提高电池的光电转换效率，同时还具有成本低，可规模化生产的优点。
附图说明
图1是依照本发明实施例将光电分离的太阳能电池背反射器应用于硅薄膜太阳能电池的示意图；
图2是本发明提供的光电分离的太阳能电池背反射器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的光电分离的太阳能电池背反射器，由透明导电薄膜、透明衬底和高反射材料构成。背反射器工作原理：未被吸收层吸收的光线透过透明导电薄膜和透明衬底后由高反射材料进行反射，使得光线再次回到吸收层被吸收，吸收层产生的光生载流子分别被前电极和透明导电薄膜收集，而陷光主要由沉积在透明衬底织构一侧的高反射材料来实现。
基于上述原理，如图1所示，图1是本发明提供的光电分离太阳能电池背反射器应用于硅薄膜太阳能电池的剖面图，该太阳能电池包括一个前电极1，薄膜活性吸收层2和背反射器，其中背反射器如图2所示，包括透明导电薄膜3、透明衬底4和高反射材料5三层结构，其中透明衬底4一侧没有织构，而另一侧有织构，透明导电薄3沉积在透明衬底4没有织构的一侧，高反射材料5沉积在透明衬底4有织构的一侧。所述透明导电薄膜3作为背电极，用于收集光生载流子。所述高反射材料5起陷光作用。光线透过前电极1后被薄膜活性吸收层2吸收，未被吸收层吸收的光线透过透明导电薄膜3和透明衬底4后由高反射材料5进行漫反射，使得光线再次回到吸收层被吸收。产生的光生载流子分别被前电极1和透明导电薄膜3收集，而陷光主要由沉积在透明衬底4织构一侧的高反射材料5来实现。
基于图2所示的光电分离太阳能电池背反射器，下面提供了制作该背反射器的方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤1：在透明衬底上，一面保持平整，一面进行织构。织构方法可选者任何可使透明衬底形成织构的方法，例如：在模板上成型、化学溶液腐蚀、机械打磨或者模板压印；
步骤2：在所准备的透明衬底的平整面上用磁控溅射上沉积一层透明导电薄膜(ZnO，ITO，SnO2等)，由于透明导电薄膜导电性比金属低，可以用丝网印刷或光刻做金属栅线作为电极。
步骤3：将步骤2准备的衬底放入PECVD中，依次沉积NIP层，然后溅上ITO即得到不带背反硅薄膜的太阳能电池。也可用其他方法在步骤2准备的衬底制备其它薄膜电池(如CIGS、CdTe、有机无机薄膜等)
步骤4：在衬底未沉积电池的一侧即织构面蒸发或溅射高反射金属(Ag、Al等)，也可刷上银浆或白油漆(white pant)。
步骤5：对所制备的电池进行连接、测试、封装。就是将多个分隔单元电池集成化太阳能电池组件。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光电分离的太阳能电池背反射器，其特征在于，包括透明导电薄膜(3)、透明衬底(4)和高反射材料(5)三层结构，其中透明衬底(4)一侧没有织构，而另一侧有织构，透明导电薄(3)沉积在透明衬底(4)没有织构的一侧，高反射材料(5)沉积在透明衬底(4)有织构的一侧。
2.根据权利要求1所述的光电分离的太阳能电池背反射器，其特征在于，所述透明导电薄膜(3)作为背电极，用于收集光生载流子。
3.根据权利要求1所述的光电分离的太阳能电池背反射器，其特征在于，所述高反射材料(5)起陷光作用。
4.根据权利要求1所述的光电分离的太阳能电池背反射器，应用于包括前电极(1)、薄膜活性吸收层(2)和背反射器的太阳能电池，其特征在于，光线透过前电极(1)后被薄膜活性吸收层(2)吸收，未被吸收的光线透过透明导电薄膜(3)和透明衬底(4)后由高反射材料(5)进行反射，使得光线再次回到薄膜活性吸收层(2)被吸收。
5.根据权利要求4所述的光电分离的太阳能电池背反射器，其特征在于，所述太阳能电池产生的光生载流子分别被前电极(1)和透明导电薄膜(3)收集，而陷光由沉积在透明衬底(4)织构一侧的高反射材料(5)实现。
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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: 20100901