CN102138224A - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明讨论了太阳能电池及其制造方法。所述太阳能电池包括非晶硅层，并且非晶硅层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3。所述方法包括以下步骤：在基板上形成电极，并且在氢(H2)气量与硅烷(SiH4)气体量的比例为15∶1至30∶1的氛围中在所述基板上淀积非晶硅，以在所述基板上形成非晶硅层。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池及其制造方法。
背景技术
太阳能电池是能够将光能转换成电能的元件。根据所使用的材料，太阳能电池可以主要分类为基于硅的太阳能电池、基于化合物的太阳能电池和基于有机物的太阳能电池。根据半导体相，基于硅的太阳能电池可以分类为晶体硅(c-Si)太阳能电池和非晶硅(a-Si)太阳能电池。进一步地说，根据半导体的厚度，太阳能电池可以分类为块型太阳能电池和薄膜型太阳能电池。
太阳能电池的一般操作如下。如果来自外部的光入射在太阳能电池上，则在太阳能电池的硅层内形成电子-空穴对。通过在电子-空穴对的p-n结中所产生的电场，电子向n型硅层移动，而空穴向p型硅层移动。因此，产生了电力。
虽然可以将使用非晶硅的a-Si太阳能电池制造为较薄的太阳能电池，但是从a-Si太阳能电池获得的效率较低。
发明内容
解决问题的方案
在一个方面中，提供一种太阳能电池，该太阳能电池包括第一电极、第二电极、以及设置在所述第一电极与所述第二电极之间的非晶硅层，其中所述非晶硅层中Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3。
所述非晶硅层中的Si-Si键的密度可以是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
所述非晶硅层中的Si-Si键的密度可以大于所述非晶硅层中的Si-H键的密度。
所述非晶硅层中的Si-H键的密度可以大于悬挂键的密度。
在另一个方面中，提供一种太阳能电池，该太阳能电池包括基板、所述基板上的第一电极、第二电极、以及设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光电转换单元，所述光电转换单元包括非晶硅层，其中，所述非晶硅层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3。
所述非晶硅层中的Si-Si键的密度可以是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
在另一个方面中，提供一种太阳能电池，该太阳能电池包括基板、所述基板上的第一电极、第二电极、以及设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光电转换单元，所述光电转换单元包括由非晶硅形成的p型半导体层、由非晶硅形成的本征(i型)半导体层、以及由非晶硅形成的n型半导体层，其中，所述p型半导体层、所述i型半导体层和所述n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3。
所述p型半导体层、所述i型半导体层和所述n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度可以是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
所述p型半导体层和所述n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度可以小于所述i型半导体层中的Si-Si键的密度。
在另一个方面中，提供一种太阳能电池，该太阳能电池包括：基板；所述基板上的第一电极；第二电极；设置在所述第一电极与所述第二电极之间的第一光电转换单元，该第一光电转换单元包括由非晶硅形成的第一本征(i型)半导体层，所述第一i型半导体层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3；以及设置在所述第一光电转换单元与所述第二电极之间的第二光电转换单元，该第二光电转换单元包括由微晶硅形成的第二i型半导体层。
所述第一i型半导体层中的Si-Si键的密度可以是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
所述第一光电转换单元可以包括由非晶硅形成的第一p型半导体层和由非晶硅形成的第一n型半导体层。所述第二光电转换单元可以包括由微晶硅形成的第二p型半导体层和由微晶硅形成的第二n型半导体层。
所述第一p型半导体层和所述第一n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度可以小于所述第一i型半导体层中的Si-Si键的密度。
所述第二i型半导体层的厚度可以大于所述第一i型半导体层的厚度。
所述太阳能电池可以还包括设置在所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元之间的中间层。
在另一个方面中，提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括：基板；所述基板上的第一电极；第二电极；设置在所述第一电极与所述第二电极之间的第一光电转换单元，该第一光电转换单元包括由非晶硅形成的第一本征(i型)半导体层；设置在所述第一光电转换单元与所述第二电极之间的第二光电转换单元，该第二光电转换单元包括由非晶硅形成的第二i型半导体层；以及设置在所述第二光电转换单元与所述第二电极之间的第三光电转换单元，所述第三光电转换单元包括由微晶硅形成的第三i型半导体层，其中，所述第一i型半导体层和所述第二i型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3。
所述第一i型半导体层和所述第二i型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度可以是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
所述第一光电转换单元可以包括由非晶硅形成的第一p型半导体层和由非晶硅形成的第一n型半导体层。所述第二光电转换单元可以包括由非晶硅形成的第二p型半导体层和由非晶硅形成的第二n型半导体层。所述第三光电转换单元可以包括由微晶硅形成的第三p型半导体层和由微晶硅形成的第三n型半导体层。
所述第一p型半导体层、所述第一n型半导体层、所述第二p型半导体层和所述第二n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度可以小于所述第一i型半导体层和所述第二i型半导体层中的每一层中的Si-Si键的密度。
在另一个方面中，提供了一种太阳能电池的制造方法，该制造方法包括以下步骤：在基板上形成电极，并且在氢(H2)气量与硅烷(SiH4)气体量的比例为15∶1至30∶1的氛围中在所述基板上淀积非晶硅，以在所述基板上形成非晶硅层。
氢(H2)气量与硅烷(SiH4)气体量的比例可以是17∶1至28∶1。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例性结构；
图2示出了非晶硅层的Si-Si键的密度；
图3是示出了Si-Si键的密度取决于氢气量与硅烷气体量的比例的情况的图；
图4示出了根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例性结构；
图5至图7示出了包括多个光电转换单元的太阳能电池的示例性结构；以及
图8至图11示出了根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例性结构。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例性结构。如图1所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池可以包括基板100、基板100上的正面电极110、正面电极110上的光电转换单元120和栅格电极130、以及光电转换单元120上的背面电极140。
光电转换单元120位于正面电极110和背面电极140之间，使用来自外部的光而产生电力。进一步地说，光电转换单元120可以包括非晶硅层。
基板100可以为其他功能层提供空间。进一步地说，基板100可以由大致透明的材料(如玻璃和塑料)形成，使得来自外部的光有效地到达光电转换单元120。
正面电极110可以由具有导电性的大致透明材料形成，以提高入射光的透射率。因此，正面电极110可以称为透明电极。例如，正面电极110可以由具有高透射率和高导电率的材料形成，并且/或者由从包括氧化铟锡(ITO)、锡系氧化物(如SnO2)、AgO、ZnO-Ga2O3(或Al2O3)、氧化氟锡(FTO)或其组合的组中选择的材料形成，使得正面电极110透射大部分入射光并且电流在正面电极110中流动。正面电极110的电阻率可以是近似10-11Ωcm至10-2Ωcm。正面电极110可以电连接到光电转换单元120。因此，正面电极110可以收集在光电转换单元120中由于入射光而产生的载流子(如空穴)，以输出载流子。
栅格电极130可以位于正面电极110上的没有形成光电转换单元120的位置，以防止或减少光电转换单元120的光电转换效率的降低。
背面电极140可以由具有高导电率的金属形成，以提高由光电转换单元产生的电力的回收效率。进一步地说，背面电极140可以电连接到光电转换单元120。因此，背面电极140可以收集由入射光产生的载流子(如电子)，以输出载流子。背面电极140可以由大致透明的材料形成，例如类似于正面电极110的ITO和ZnO)。
光电转换单元120可以将来自外部的光转换成电能。光电转换单元120可以是使用非晶硅(a-Si)(如，氢化非晶硅(a-Si:H))的非晶硅电池。
光电转换单元120可以包括由非晶硅形成的p型半导体层121、由非晶硅形成的n型半导体层123、以及设置在p型半导体层121和n型半导体层123之间的由非晶硅形成的本征(称为i型)半导体层122。换句话说，p型半导体层121、i型半导体层122和n型半导体层123可以称为非晶硅层。进一步地说，p型半导体层121可以称为p型非晶硅层，i型半导体层122可以称为i型非晶硅层，并且n型半导体层123可以称为n型非晶硅层。
可以使用通过向含有Si的未加工的气体添加III族元素(如，硼(B)、镓(Ga)和/或铟(In))的杂质而获得的气体，来形成p型半导体层121。
i型半导体层122可以减少载流子的重组并且可以吸收光。i型半导体层122可以吸收入射光，以产生载流子，如电子和空穴。i型半导体层122可以由非晶硅(a-Si)(如，氢化非晶硅(a-Si:H))形成。
可以使用通过向含有Si的未加工的气体添加V族元素(如，磷(P)、砷(As)和/或锑(Sb))的杂质而获得的气体，来形成n型半导体层123。
可以使用化学汽相淀积(CVD)法(如，等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)法)来形成光电转换单元120。可以使用其他方法。
在光电转换单元120中，p型半导体层121和n型半导体层123可以与插在p型半导体层121和n型半导体层123之间的i型半导体层122形成p-n结。换句话说，i型半导体层122位于p型半导体层121(即，p型掺杂层)和n型半导体层123(即，n型掺杂层)之间。
在这样的太阳能电池结构中，如果光入射在p型半导体层121上，则由于p型半导体层121和n型半导体层123各自具有比较高的掺杂浓度，所以在i型半导体层122中形成耗尽区，从而产生电场。i型半导体层122中产生的电子和空穴通过光生伏打效应由于接触电势差而分离，并且电子和空穴沿不同的方向移动。例如，空穴通过p型半导体层121向正面电极110移动，而电子通过n型半导体层123向背面电极140移动。因此，产生了电力。
除了太阳能电池应当包括非晶硅层之外，适用于本发明的实施方式的太阳能电池没有具体限制。例如，尽管图1示出了其中p型半导体层121、i型半导体层122和n型半导体层123可以按照所述顺序排列的pin型太阳能电池，但是也可以应用pin-pin型太阳能电池。除了非晶硅层之外，适用于本发明的实施方式的太阳能电池还可以包括微晶硅层。在适用于本发明的实施方式的太阳能电池中，可以对光电转换单元120执行粗糙化处理，以提高光电转换效率。
图2示出了非晶硅层中Si-Si键的密度。更具体地，图2是示出了非晶硅层中Si-Si键的密度和太阳能电池的效率之间的关系的图。
如图2所示，可以将非晶硅层中Si-Si键的密度调节为7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3，以提高包括非晶硅层的太阳能电池的效率。优选的但并非必须的，可以将非晶硅层中Si-Si键的密度调节为7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
当非晶硅层中Si-Si键的密度近似是7.48×1022/cm3至7.6×1022/cm3时，太阳能电池的效率是近似7.0％至7.4％的比较高的值。当非晶硅层中Si-Si键的密度近似9.2×1022/cm3至9.4×1022/cm3时，太阳能电池的效率是近似6.8％至7.4％的比较高的值。因此，考虑到这一点，优选的但并非必须的，可以将非晶硅层中Si-Si键的密度调节为7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3，以提高包括非晶硅层的太阳能电池的效率。
进一步地说，当非晶硅层中Si-Si键的密度近似是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3时，太阳能电池的效率是近似8.4％至9.4％的足够高的值。因此，考虑到这一点，优选的但并非必须的，可以将非晶硅层中Si-Si键的密度调节为7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3，以进一步提高包括非晶硅层的太阳能电池的效率。
当非晶硅层中Si-Si键的密度是近似5.4×1022/cm3至7.2×1022/cm3时，太阳能电池的效率是近似1.5％至3.5％的比较低的值。在这种情况下，在非晶硅层中形成少量Si-Si键。换句话说，在非晶硅层中存在未形成Si-Si键的大量Si粒子。未形成Si-Si键的大量Si粒子形成大量Si悬挂键或Si-H键，并且大量Si悬挂键或Si-H键可能成为非晶硅层中的缺陷，如电子-空穴对的重组位置。因此，可能降低太阳能电池的效率。
当非晶硅层中Si-Si键的密度等于或大于近似9.6×1022/cm3时，太阳能电池的效率是近似3.5％的很低值。在这种情况下，由于在非晶硅层中形成大量Si-Si键，因此在非晶硅层中可能存在少量氢(H)粒子。非晶硅层中的氢是决定太阳能电池效率的变量之一。当在非晶硅层中存在的氢的量较少时，可能降低太阳能电池的效率。
考虑到太阳能电池的效率，非晶硅中的氢含量不能过小，并且Si-Si键的数量必须足够。进一步地说，有利的是，成为非晶硅中的缺陷的悬挂键的数量较小。
进一步地说，在非晶硅中可以形成或存在Si-H键，并且可以在非晶硅中形成或存在Si悬挂键。因此，考虑到太阳能电池的效率，在非晶硅中，Si-H键的密度可以小于Si-Si键的密度，并且可以大于悬挂键的密度。
再一次参照图1，当光电转换单元120包括由非晶硅形成的p型半导体层121、由非晶硅形成的i型半导体层122以及由非晶硅形成的n型半导体层123时，p型半导体层121、i型半导体层122和n型半导体层123中的至少一层中Si-Si键的密度可以近似是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3，优选地为近似7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3，但是这不是必须的。
考虑到p型半导体层121掺杂有p型杂质而n型半导体层123掺杂有n型杂质，p型半导体层121和n型半导体层123中的至少一层中的Si-Si键的密度可以小于i型半导体层122中Si-Si键的密度。
下面参照图3描述根据本发明的实施方式的太阳能电池的制造方法。图3是示出了Si-Si键的密度取决于氢气量与硅烷气体量的比例的情况的图。
在根据本发明的实施方式的太阳能电池中，使用PECVD法可以形成非晶硅层。在PECVD法中，氢气(H2)和硅烷(SiH4)气体可以用作源气体。
通过控制氢气(H2)量与硅烷(SiH4)气体量的比例，可以调节非晶硅层中的Si-Si键的密度。
更具体地，可以在基板上形成正面电极，然后可以将硅淀积在正面电极上，以形成光电转换单元。
在淀积非晶硅时，如图3所示，当氢气(H2)量与硅烷(SiH4)气体量的比例(H2/SiH4)近似是40∶1至50∶1时，淀积后的非晶硅层中Si-Si键的密度近似是5.6×1022/cm3至6.57×1022/cm3。在这种情况下，如图2所示，由于非晶硅层中Si-Si键的密度过小，因此降低了太阳能电池的效率。
当比例(H2/SiH4)近似是2∶1时，淀积后的非晶硅层中Si-Si键的密度近似是10.2×1022/cm3。在这种情况下，如图2所示，由于非晶硅层中Si-Si键的密度过大，因此降低了太阳能电池的效率。
另一方面，当比例(H2/SiH4)近似是15∶1至30∶1时，淀积后的非晶硅层中Si-Si键的密度近似是7.50×1022/cm3至9.18×1022/cm3。在这种情况下，如图2所示，太阳能电池的效率增大到高水平。
进一步地说，当比例(H2/SiH4)近似是17∶1至28∶1时，淀积后的非晶硅层中Si-Si键的密度近似是7.81×1022/cm3至8.99×1022/cm3。在这种情况下，如图2所示，太阳能电池的效率增大到高水平。
考虑到图3的描述，当在非晶硅层形成过程中氢气(H2)量与硅烷(SiH4)气体量的比例近似是15∶1至30∶1时，优选的但并非必须的，可以淀积非晶硅层。更优选的但并非必须的，氢气(H2)量与硅烷(SiH4)气体量的比例可以近似是17∶1至28∶1。
尽管图3示出了使用氢气(H2)与硅烷(SiH4)气体作为源气体的PECVD法，但是可以使用能够使用氢气(H2)和硅烷(SiH4)气体形成非晶硅层的任何方法。例如，可以使用光CVD法和热丝(hot wire)CVD法。
图4示出了根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例性结构。更具体地，图4示出了包括多个非晶硅层421、422和423的太阳能电池。图4中所示的太阳能电池可以称为nip型太阳能电池。
如图4所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池可以包括基板400、基板400上的背面电极440、背面电极440上的光电转换单元420、光电转换单元420上的正面电极410、以及正面电极410上的栅格电极430。在下面的说明中，对与图1至图3中所例示的结构和组件相同或等同的结构和组件的进一步描述可以仅仅简要地进行或者可以完全省略。
在具有图4中所示的结构的太阳能电池中，光电转换单元420可以包括由非晶硅形成的n型半导体层423、由非晶硅形成的i型半导体层422、以及由非晶硅形成的p型半导体层421，它们按照所述顺序位于基板400上。
进一步地说，如果光入射在与基板400相对的正面电极410上，则光电转换单元420可以将入射光转换成电力。
在图4中所示的这样的结构中，由于光入射在正面电极410上，因此基板400不需要是透明的。因此，除了玻璃和塑料，基板400还可以由金属形成。
进一步地说，根据本发明的实施方式的太阳能电池还可以包括反射层，该反射层能够反射从基板400的背面透射的光。
根据本发明的实施方式的太阳能电池可以包括至少具有单层结构的pin型非晶硅光电转换单元。图1至图4中所示的光电转换单元可以是pin型非晶硅光电转换单元。
图5至图7示出了包括多个光电转换单元的太阳能电池的示例性结构。在下面的说明中，对与图1至图4中所例示的结构和组件相同或等同的结构和组件的进一步描述可以仅仅简要地进行或者可以完全省略。
如图5所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池10可以包括第一光电转换单元500和第二光电转换单元510。第一光电转换单元500可以包括由非晶硅形成的第一p型半导体层501、由非晶硅形成的第一n型半导体层503、以及设置在第一p型半导体层501和第一n型半导体层503之间的由非晶硅形成的第一i型半导体层502。第二光电转换单元510可以包括由非晶硅形成的第二p型半导体层511、由非晶硅形成的第二n型半导体层513、以及设置在第二p型半导体层511和第二n型半导体层513之间的由非晶硅形成的第二i型半导体层512。
图5示出了包括两个pin型非晶硅光电转换单元的太阳能电池10。进一步地说，在其他实施方式中，太阳能电池10可以包括三个或更多个pin型非晶硅光电转换单元。
pin型的第一非晶硅光电转换单元500和第二非晶硅光电转换单元510可以提高光吸收率，从而可以提高光电转换效率。在这样的太阳能电池10的结构中，第一i型半导体层502可以主要吸收短波长带的光，以产生电子和空穴。第二i型半导体层512可以主要吸收长波长带的光，以产生电子和空穴。
由于具有双结结构的太阳能电池10吸收短波长带的光和长波长带的光来产生载流子，因此双结太阳能电池10可以具有高效率。
第二i型半导体层512的厚度可以大于第一i型半导体层502的厚度，以充分吸收长波长带的光。
进一步地说，如图6所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池10可以包括由非晶硅形成的第一光电转换单元600和由微晶硅(mc-Si)形成的第二光电转换单元610。
第一光电转换单元610可以包括由非晶硅形成的第一p型半导体层601、由非晶硅形成的第一n型半导体层603、和由非晶硅形成的第一i型半导体层602。第二光电转换单元610可以包括由微晶硅形成的第二p型半导体层611、由微晶硅形成的第二n型半导体层613以及由微晶硅形成的第二i型半导体层612。
由微晶硅形成的第二光电转换单元610具有介于晶体硅和非晶硅之间的中间特性。因此，第二光电转换单元610可以具有比第一光电转换单元600低的带隙电压。
第一光电转换单元600可以吸收短波长带的光，以产生电力，而第二光电转换单元610可以吸收长波长带的光，以产生电力。
因此，如图6所示，在包括由非晶硅形成的第一光电转换单元600和由微晶硅形成的第二光电转换单元610的太阳能电池10中，可以拓宽光吸收带，因此可以提高光电转换效率。
进一步地说，第二i型半导体层612的厚度可以大于第一i型半导体层602的厚度，以充分吸收长波长带的光。
进一步地说，如图7所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池10，还可以包括位于由非晶硅形成的第一光电转换单元600和由微晶硅形成的第二光电转换单元610之间的透明电极层700。透明电极层700可以减小第一光电转换单元600和第二光电转换单元610之间的区域中的电阻，以提高光电转换效率。进一步地说，透明电极层700可以减小第一i型半导体层602的厚度，以提高稳定效率。
在制造了i型半导体层之后，在光的预定入射时段内，i型半导体层的效率可能降低。例如，在光的预定入射时段内，i型半导体层的效率可能降低到制造i型半导体层之后立即测量到的初始效率的大约80％至85％。
之后，i型半导体层的效率的降低量饱和，并且i型半导体层的效率达到均匀效率。这个均匀效率称为稳定效率。
随着i型半导体层的厚度增加，i型半导体层的效率从初始效率下降到稳定效率的特性可以深化。换句话说，随着i型半导体层的厚度减小，稳定效率可以增大。但是，如果i型半导体层的厚度过分减小，则可能降低i型半导体层的光吸收率。因此，可能降低太阳能电池的效率。
另一方面，如图7所示，如果透明电极层700位于第一光电转换单元600和第二光电转换单元610之间，则透明电极层700可以再次反射由第一光电转换单元600透射的光的一部分，从而可以在第一光电转换单元600中吸收光。因此，即使第一光电转换单元600的第一i型半导体层602的厚度减小，也可以防止或减少太阳能电池10的效率降低。进一步地说，可以提高稳定效率。
透明电极层700可以由如下的材料形成：该材料具有低光吸收率，能够反射由第一光电转换单元600透射的光的一部分，并且充分透射长波长带的光。优选地，考虑到光吸收率和制造成本，透明电极层700可以由例如ZnO、SiOx和ITO形成。透明电极层700的形成材料(如ZnO、SiOx和ITO)可以具有基本透明的特性。但是，由于透明电极层700的形成材料确实具有预定的光反射率，因此透明电极层700可以反射由第一光电转换单元600透射的光的一部分。
由于上述特性，在第一光电转换单元600和第二光电转换单元610之间设置的透明电极层700可以称为中间层。
本发明的实施方式可以应用到包括非晶硅层的任何太阳能电池。例如，本发明的实施方式可以应用到包括非晶硅层的单结太阳能电池、包括非晶硅层或微晶硅层的异质结太阳能电池、以及包括非晶硅层的多结太阳能电池。
进一步地说，如图5、图6和图7所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池10在光接收表面上可以具有不平坦图案。例如，可以在正面110上执行粗糙化处理，以形成不平坦图案。如上所述，当在太阳能电池10的光接收表面上形成不平坦图案时，光接收表面的面积可以增大。因此，可以提高光电转换效率。
此外，尽管图5、图6和图7示出了仅在正面110上形成不平坦图案的示例，但是可以在光电转换单元500、510、600和/或610上形成不平坦图案。
图8至图11示出了根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例性结构。图8至图11中所示的太阳能电池可以称为pin-pin-pin太阳能电池或三结太阳能电池。在下面的说明中，对与图1至图7中所例示的结构和组件相同或等同的结构和组件的进一步描述可以仅仅简要地进行或者可以完全省略。
如图8所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池10还可以包括：第一光电转换单元720，其包括由非晶硅形成的第一i型半导体层722；第二光电转换单元730，其包括由非晶硅形成的第二i型半导体层732；和第三光电转换单元700，其包括由微晶硅形成的第三i型半导体层702。
第一光电转换单元720、第二光电转换单元730和第三光电转换单元700可以按照所述顺序位于光入射表面，即基板100上。更具体地说，第一p型半导体层721、第一i型半导体层722、第一n型半导体层723、第二p型半导体层731、第二i型半导体层732、第二n型半导体层733、第三p型半导体层701、第三i型半导体层702和第三n型半导体层703可以按照所述顺序位于基板100上。
第一光电转换单元720可以是使用非晶硅(如，氢化非晶硅(a-Si:H))的非晶硅电池。第一光电转换单元720可以吸收短波长带的光以产生电力。
第二光电转换单元730可以是使用非晶硅(如，氢化非晶硅(a-Si:H))的非晶硅电池。第二光电转换单元730可以吸收介于短波长带和长波长带之间的中波长带的光以产生电力。
第三光电转换单元700可以是使用微晶硅(如，氢化微晶硅(mc-Si:H))的硅电池。第三光电转换单元700可以吸收长波长带的光以产生电力。
由于第一光电转换单元710、第二光电转换单元720和第三光电转换单元700各自吸收不同波长带的光以产生电力，因此上述三结太阳能电池10的效率在足够高的水平。
第三i型半导体层702的厚度t3可以大于第二i型半导体层732的厚度t2，并且第二i型半导体层732的厚度t2可以大于第一i型半导体层722的厚度t1。
在图8中所示的三结太阳能电池10中，第一i型半导体层722和第二i型半导体层732中的至少一层中的Si-Si键的密度可以是近似7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3，优选为7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3，但这不是必须的。详细地说，Si-Si键的密度如上所述。
进一步地说，第一p型半导体层721、第一n型半导体层723、第二p型半导体层731和第二n型半导体层733中的至少一层中的Si-Si键的密度可以是近似7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3，优选为7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3，但这不是必须的。
第一p型半导体层721、第一n型半导体层723、第二p型半导体层731和第二n型半导体层733中的至少一层中的Si-Si键的密度可以小于第一i型半导体层722和第二i型半导体层732中的至少一层中的Si-Si键的密度。
下面，如图9所示，中间层1100可以位于第一光电转换单元720和第二光电转换单元730之间。中间层100可以称为参照图7所说明的透明电极层。中间层100可以减小第一i型半导体层722的厚度，从而提高太阳能电池10的稳定效率。
进一步地说，如图10所示，另一个中间层1200可以位于第二光电转换单元730和第三光电转换单元700之间。
进一步地说，如图11所示，第一中间层1100可以位于第一光电转换单元720和第二光电转换单元730之间，并且第二中间层1200可以位于第二光电转换单元730和第三光电转换单元700之间。
在这种情况下，优选的但并非必须的，第一i型半导体层722对于短波长带的光的吸收率可以增大，以进一步提高太阳能电池10的效率。因此，优选的但并非必须的，第一中间层1100可以有效地反射短波长带的光。为此，优选的但并非必须的，第一中间层1100对于短波长带的光的折射率可以比较大。
进一步地说，优选的但并非必须的，第二i型半导体层732对于中间波长带或长波长带的光的吸收率可以增大，以进一步提高太阳能电池10的效率。为此，优选的但并非必须的，第二中间层1200对于中间波长带或长波长带的光的折射率可以比较大。
假设存在第一波长带和比第一波长带长的第二波长带。
优选的但并非必须的，在第一波长带，第一中间层1100的折射率可以大于第二中间层1200的折射率，而在第二波长带，第一中间层1100的折射率可以小于第二中间层1200的折射率。
优选的但并非必须的，第二中间层1200的折射率可以等于或大于第一中间层1100的折射率，并且第二中间层1200的厚度t20可以大于第一中间层1100的厚度t10。
在本发明的实施方式中，对于电极、基板表面等所称的正面和背面并不是限制性的。例如，这样的称谓是为了描述的方便，因为正面和背面容易理解为电极、基板等的第一或第二侧或表面的示例。
虽然已经结合目前被认为是实际示例性实施方式的内容描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的实施方式，相反，其旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围内包括的各种修改例和等同结构。

Claims (18)

1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
第一电极；
第二电极；以及
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的非晶硅层，
其中，所述非晶硅层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述非晶硅层中的Si-Si键的密度是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述非晶硅层中的Si-Si键的密度大于所述非晶硅层中的Si-H键的密度。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述非晶硅层中的Si-H键的密度大于悬挂键的密度。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括：
基板，其连接到所述第一电极；以及
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光电转换单元，该光电转换单元包括所述非晶硅层。
6.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
基板；
所述基板上的第一电极；
第二电极；以及
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光电转换单元，该光电转换单元包括由非晶硅形成的p型半导体层、由非晶硅形成的本征半导体层即i型半导体层、以及由非晶硅形成的n型半导体层，
其中，所述p型半导体层、所述i型半导体层和所述n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述p型半导体层、所述i型半导体层和所述n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述p型半导体层和所述n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度小于所述i型半导体层中的Si-Si键的密度。
9.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
基板；
所述基板上的第一电极；
第二电极；
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的第一光电转换单元，该第一光电转换单元包括由非晶硅形成的第一本征半导体层即i型半导体层，所述第一i型半导体层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3；以及
设置在所述第一光电转换单元与所述第二电极之间的第二光电转换单元，该第二光电转换单元包括由微晶硅形成的第二i型半导体层。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，所述第一i型半导体层中的Si-Si键的密度是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，所述第一光电转换单元包括由非晶硅形成的第一p型半导体层和由非晶硅形成的第一n型半导体层，并且
所述第二光电转换单元包括由微晶硅形成的第二p型半导体层和由微晶硅形成的第二n型半导体层。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述第一p型半导体层和所述第一n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度小于所述第一i型半导体层中的Si-Si键的密度。
13.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，所述第二i型半导体层的厚度大于所述第一i型半导体层的厚度。
14.根据权利要求9所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括设置在所述第一光电转换单元与所述第二光电转换单元之间的中间层。
15.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
基板；
所述基板上的第一电极；
第二电极；
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的第一光电转换单元，该第一光电转换单元包括由非晶硅形成的第一本征半导体层即i型半导体层；
设置在所述第一光电转换单元与所述第二电极之间的第二光电转换单元，该第二光电转换单元包括由非晶硅形成的第二i型半导体层；以及
设置在所述第二光电转换单元与所述第二电极之间的第三光电转换单元，该第三光电转换单元包括由微晶硅形成的第三i型半导体层，
其中，所述第一i型半导体层和所述第二i型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度是7.48×1022/cm3至9.4×1022/cm3。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述第一i型半导体层和所述第二i型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度是7.8×1022/cm3至9.0×1022/cm3。
17.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述第一光电转换单元包括由非晶硅形成的第一p型半导体层和由非晶硅形成的第一n型半导体层，
所述第二光电转换单元包括由非晶硅形成的第二p型半导体层和由非晶硅形成的第二n型半导体层，并且
所述第三光电转换单元包括由微晶硅形成的第三p型半导体层和由微晶硅形成的第三n型半导体层。
18.根据权利要求17所述的太阳能电池，其中，所述第一p型半导体层、所述第一n型半导体层、所述第二p型半导体层和所述第二n型半导体层中的至少一层中的Si-Si键的密度小于所述第一i型半导体层和所述第二i型半导体层中的每一层中的Si-Si键的密度。
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