CN102157571A - 太阳能电池结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳能电池结构，包括一基板、一第一半导体硅膜层、一第一透明导电层、一第一保护层、一第一金属电极、一第二半导体硅膜层、一第二透明导电层以及一第二金属电极。第一半导体硅膜层、第一透明导电层、第一保护层依序地配置于基板的一第一侧。第一保护层具有多个第一开口以暴露出部分第一透明导电层。第一保护层的材质为氮化硅。第一金属电极配置于第一保护层的第一开口中。第二半导体硅膜层配置于基板的一第二侧，且第一侧与第二侧相对。第二透明导电层配置于第二半导体硅膜层远离基板的一侧。第二金属电极配置于第二透明导电层远离基板的一侧。本发明透明导电层与保护层的堆栈结构可提供抗反射的作用，构成多层态样的抗反射涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池结构，且尤其涉及一种具有多层结构的抗反射层的太阳能电池结构。
背景技术
一般电子设备大多由外来的交流电源提供电能而进行运作，其中交流电源的获得主要是利用燃烧石油的方式转换成所需能量。但因为地球石油的蕴藏量有限，必须寻找新的替代能源以避免能源枯竭的浩劫。另外，燃烧石油所产生的二氧化碳所造成温室效应而对地球环境造成的威胁，例如全球海平面的上升，全球气候异常等。干净能源的运用与发展成为未来必走的趋势。
太阳能是一种具有永不耗尽且无污染的能源，在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时，一直是最受瞩目的焦点。近年来，太阳能电池的光电转换效率持续且显著地提升，生产成本也逐渐降低。所以，太阳能电池的研究将成为全球新兴能源产业的重要议题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种太阳能电池结构，具备理想的信赖性。
本发明提出一种太阳能电池结构，包括一基板、一第一半导体硅膜层、一第一透明导电层、一第一保护层、一第一金属电极、一第二半导体硅膜层、一第二透明导电层以及一第二金属电极。第一半导体硅膜层配置于基板的一第一侧。第一透明导电层配置于第一半导体硅膜层上。第一保护层配置于第一透明导电层上。第一保护层具有多个第一开口以暴露出部分第一透明导电层，且第一保护层的材质为氮化硅。第一金属电极配置于第一保护层的第一开口中。第二半导体硅膜层配置于基板的一第二侧，且第一侧与第二侧相对。第二透明导电层配置于第二半导体硅膜层远离基板的一侧。第二金属电极配置于第二透明导电层远离基板的一侧。
在本发明的一实施例中，上述太阳能电池结构更包括一第二保护层。第二保护层配置于第二透明导电层远离基板的一侧。第二保护层具有多个第二开口以暴露出部分第二透明导电层，其中第二保护层的材质为氮化硅，且第二金属电极位于第二开口中。
在本发明的一实施例中，上述第一半导体硅膜层包括一第一本征半导体层以及一第一掺杂半导体层，且第一本征半导体层位于第一掺杂半导体层与基板之间。具体而言，第二半导体硅膜层例如也包括一第二本征半导体层以及一第二掺杂半导体层，且第二本征半导体层位于第二掺杂半导体层与基板之间。第一掺杂半导体层与第二掺杂半导体层分别为一P型掺杂半导体层以及一N型掺杂半导体层。
在本发明的一实施例中，上述基板为硅基板。
在本发明的一实施例中，上述基板为N型硅基板。
在本发明的一实施例中，上述第一透明导电层与第二透明导电层的材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或者是上述至少二者的堆栈层。
在本发明的一实施例中，上述第一金属电极与第二金属电极的材质包括金属、合金、金属氮化物、金属氧化物、金属氮氧化物、或是金属与非金属导电材料的堆栈层。
在本发明的一实施例中，上述第一金属电极的高度至少等于或大于该第一保护层的厚度。
基于上述，本发明的太阳能电池结构中，透明导电层上覆盖有一层氮化硅材质所构成的保护层。透明导电层与保护层的堆栈结构可提供抗反射的作用，而构成多层态样的抗反射涂层(Anti-reflective coating，ARC)。另外，氮化硅材质的保护层可阻绝水气以保护透明导电层。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示为本发明第一实施例的太阳能电池结构示意图。
图2绘示为本发明第二实施例的太阳能电池结构示意图。
其中，附图标记：
100、200：太阳能电池结构
110：基板
112：第一侧
114：第二侧
120：第一半导体硅膜层
122：第一本征半导体层
124：第一掺杂半导体层
130：第一透明导电层
140：第一保护层
142：第一开口
150：第一金属电极
160：第二半导体硅膜层
162：第二本征半导体层
164：第二掺杂半导体层
170：第二透明导电层
180：第二金属电极
190：第二保护层
192：第二开口
t1～t4：高度
具体实施方式
图1绘示为本发明第一实施例的太阳能电池结构示意图。请参照图1，太阳能电池结构100包括一基板110、一第一半导体硅膜层120、一第一透明导电层130、一第一保护层140、一第一金属电极150、一第二半导体硅膜层160、一第二透明导电层170以及一第二金属电极180。第一半导体硅膜层120配置于基板110的一第一侧112。第一透明导电层130配置于第一半导体硅膜层120上。第一保护层140配置于第一透明导电层130上。第一保护层140具有多个第一开口142以暴露出部分第一透明导电层130，且第一保护层140的材质为氮化硅。第一金属电极150配置于第一保护层140的第一开口142中。第二半导体硅膜层160配置于基板110的一第二侧114，且第一侧112与第二侧114相对。第二透明导电层170配置于第二半导体硅膜层160远离基板110的一侧。第二金属电极180配置于第二透明导电层170远离基板110的一侧。
具体而言，太阳能电池结构100例如是一双面结构的太阳能电池，其中基板110可以是一硅基板或是一N型硅基板。第一半导体硅膜层120包括一第一本征半导体层122以及一第一掺杂半导体层124，且第一本征半导体层122位于第一掺杂半导体层124与基板110之间。另外，第二半导体硅膜层160例如也包括一第二本征半导体层162以及一第二掺杂半导体层164，且第二本征半导体层162位于第二掺杂半导体层164与基板110之间。
在本实施例中，第一掺杂半导体层124与第二掺杂半导体层164例如分别为一P型掺杂半导体层以及一N型掺杂半导体层。也就是说，第一掺杂半导体层124与第二掺杂半导体层164的掺杂型态不同以提供不同的载子传递特性。此外，第一半导体硅膜层120以及第二半导体硅膜层160的材质主要包括硅等半导体材料。在其它实施例中，第一半导体硅膜层120以及第二半导体硅膜层160的材质可以是单晶硅、多晶硅、微晶硅或非晶硅，本发明并不加以限定。值得一提的是，第一半导体硅膜层120以及第二半导体硅膜层160的形成方式可以是使用气相沉积法、扩散法或其它合适的方式，本发明也不加以限定。
第一透明导电层130与第二透明导电层170的材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或者是上述至少二者的堆栈层。第一透明导电层130与第二透明导电层170可允许光线的穿透，所以外界光线可穿过第一透明导电层130与第二透明导电层170而进入第一半导体硅膜层120以及第二半导体硅膜层160以发生光电转换作用。此外，第一透明导电层130与第二透明导电层170的设置可以降低光线反射而提供抗反射的作用。
值得一提的是，太阳能电池结构100中更包括有氮化硅材质所构成的第一保护层140，其配置于第一透明导电层130上。第一保护层140的设置有助于提高光线补捉(light trapping)特性，而进一步地强化抗反射的作用。因此，第一保护层140与第一透明导电层130的迭层结构可以构成一多层态样的抗反射涂层(ARC)设计。太阳能电池结构100具有理想的抗反射以及光线捕捉特性，因而进一步具有理想的光电转换效率。此外，第一保护层140具有阻绝水气的特性。因此，在第一保护层140的设置下，第一透明导电层130可免于水气的氧化或是其它作用而不容易损坏。亦即，第一保护层140的设置还有助于提高太阳能电池结构100的信赖性与使用寿命。而第一保护层140形成的方式可以是低温化学气相沉积法，最佳的沉积温度低于200℃，但并不加以限定本发明。
除此之外，第一金属电极150与第二金属电极180的材质包括金属、合金、金属氮化物、金属氧化物、金属氮氧化物、或是金属与非金属导电材料的堆栈层。并且，第一金属电极150的高度t1至少等于或大于第一保护层140的厚度t2。也就是说，第一保护层140不会将第一金属电极150遮蔽而可使第一金属电极150保有良好的导电特性。
图2绘示为本发明第二实施例的太阳能电池结构示意图。请参照图2，太阳能电池结构200包括了上述太阳电池结构100的所有构件，更包括有一第二保护层190，其配置于第二透明导电层170远离基板110的一侧。太阳能电池结构200中，基板110、第一半导体硅膜层120、第一透明导电层130、第一保护层140、第一金属电极150、第二半导体硅膜层160、第二透明导电层170以及第二金属电极180的材质以及配置位置可参照第一实施例的说明。也就是说，太阳能电池结构200是一种双面型的太阳能电池。
在本实施例中，第二保护层190配置于第二透明导电层170上且具有第二开口192。第二金属电极180配置于第二开口192中，且第二金属电极180的高度t3至少等于或大于第二保护层190的厚度t4。如此一来，第二金属电极180不会被第二保护层190遮蔽而具有理想的导电特性。
此外，第二保护层190的材质例如是氮化硅，其具有阻绝水气以及光线捕捉的特性。所以，第二保护层190可以保护第二透明导电层170以避免水气将其破坏或是氧化。并且，第二保护层190与第二透明导电层170的迭层可以提供理想的抗反射性质而有助于提高太阳能电池结构200的光电转换效率。所以，太阳能电池结构200据有理想的质量以及较长的使用寿命。
综上所述，本发明的太阳能电池结构中，透明导电层上更配置有氮化硅材质所构成的保护层。因此，在保护层的保护之下，透明导电层可免于水气的作用而具有更延长的使用寿命。另外，透明导电层与氮化硅保护层的迭层可以提供理想的光捕捉作用，而有助于堤高太阳能电池结构的抗反射特性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种太阳能电池结构，其特征在于，包括：
一基板；
一第一半导体硅膜层，配置于该基板的一第一侧；
一第一透明导电层，配置于该第一半导体硅膜层上；
一第一保护层，配置于该第一透明导电层上，该第一保护层具有多个第一开口以暴露出部分该第一透明导电层，且该第一保护层的材质为氮化硅；
一第一金属电极，配置于该第一保护层的该些第一开口中；
一第二半导体硅膜层，配置于该基板的一第二侧，且该第一侧与该第二侧相对；
一第二透明导电层，配置于该第二半导体硅膜层远离该基板的一侧；以及
一第二金属电极，配置于该第二透明导电层远离该基板的一侧。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，更包括一第二保护层，配置于该第二透明导电层远离该基板的一侧，该第二保护层具有多个第二开口以暴露出部分该第二透明导电层，其中该第二保护层的材质为氮化硅，且该第二金属电极位于该些第二开口中。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，该第一半导体硅膜层包括一第一本征半导体层以及一第一掺杂半导体层，且该第一本征半导体层位于该第一掺杂半导体层与该基板之间。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池结构，其特征在于，该第二半导体硅膜层包括一第二本征半导体层以及一第二掺杂半导体层，且该第二本征半导体层位于该第二掺杂半导体层与该基板之间。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池结构，其特征在于，该第一掺杂半导体层与该第二掺杂半导体层分别为一P型掺杂半导体层以及一N型掺杂半导体层。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，该基板为硅基板。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，该基板为N型硅基板。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，该第一透明导电层与该第二透明导电层的材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或者是上述至少二者的堆栈层。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，该第一金属电极与该第二金属电极的材质包括金属、合金、金属氮化物、金属氧化物、金属氮氧化物、或是金属与非金属导电材料的堆栈层。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，该第一金属电极的高度至少等于或大于该第一保护层的厚度。
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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 |
Application publication date: 20110817 |