CN104681651A - 硅基多结太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

一种硅基多结太阳能电池，主要是由一个多晶硅或单晶硅PN结电池及叠加其上的多个同向薄膜PN结电池组成。顶层和末层为正、负电极层，在末层电极层上设有硅基层，在硅基层上通过扩散掺杂形成多晶硅或单晶硅PN结层，在扩散层与顶层上部电极层之间设有多个薄膜微晶或非晶PN结层，各PN结层之间设有连接层。本发明是基于多结硅等普通绿色材料的、高光电转换效率的太阳能叠层电池，市场潜力巨大。

Description

硅基多结太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种硅基多结太阳能电池。
背景技术
开发利用太阳能是人类解决能源危机、环境危机的最主要途径之一，而绿色高效太阳能电池开发是广泛应用太阳能的关键技术与环节。当前硅基电池包括薄膜电池与硅片电池的光电转换效率不高，使用价值有限，而稳定效率达到23％以上的太阳能电池，如叠层砷化镓或铜铟镓硒或锗基等薄膜电池，都存在材料稀缺或有毒等问题，而且工艺复杂，没有社会广泛应用潜力。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种硅基多结太阳能电池。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种硅基多结太阳能电池，包括顶层和末层正负电极层，在末层电极层上设有硅基层，在硅基层上设有扩散层，在扩散层与顶层电极层之间设有多个薄膜PN结层，各PN结层之间设有连接层。
所述硅基层是30～500微米厚的P型或N型单晶硅或多晶硅半导体薄片。
所述扩散层是在硅基层表面扩散或制膜形成的PN结层，厚度为300～2000纳米。
所述多个PN结层各PN结的P区与N区次序相同，即所有PN结的方向一致。
所述多个薄膜PN结层是硅基掺杂的非晶或微晶P型半导体和N半导体的同质结，或是由硅基P型或N型掺杂的非晶或微晶半导体和碳化硅N型或P型掺杂的非晶或微晶半导体组成的异质结。
所述多个薄膜PN结层的厚度在0.02～3微米之间，并且从顶层往末层依次增加，前一层薄膜PN结层的厚度为后一层薄膜PN结层的厚度的1/3-1/20。
所述连接层为半导体材料、透明导电材料、氧化物或金属，厚度为0～2000纳米但不为零。
所述半导体材料包括本征硅或碳化硅；所述透明导电材料包括TCO、ITO等；所述氧化物包括氧化铝、氧化硅等；所述金属包括铜、铝、银、镁、钨、镍等纯金属或其合金等。
本发明是基于多结硅等普通绿色材料的、高光电转换效率的太阳能叠层电池，市场潜力巨大。
附图说明
图1是本发明硅基多结太阳能电池的基本结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明硅基多结太阳能电池，包括顶层电极层1和末层电极层2，在末层电极层上设有硅基层3，在硅基层上设有扩散层4，在扩散层4与顶层电极层1之间设有多个薄膜PN结层5，各PN结层之间设有连接层6。
本发明中的硅基层3是30～500微米厚的P型或N型单晶硅或多晶硅半导体薄片。
本发明中的扩散层4是在硅基层表面扩散或制膜形成的PN结层，厚度为300～2000纳米。
本发明中的多个薄膜PN结层主要由高真空条件下的电磁控物理蒸镀、溅射及化学气相沉积工艺制成。各PN结的P区与N区次序相同，即所有PN结的方向一致。
本发明中的多个薄膜PN结层是硅基掺杂的非晶或微晶P型半导体和N半导体的同质结，或是由硅基P型或N型掺杂的非晶或微晶半导体和碳化硅N型或P型掺杂的非晶或微晶半导体组成的异质结。
本发明中的多个薄膜PN结层的厚度在0.02～3微米之间，并且从顶层往末层依次增加，前一层PN结层的厚度为后一层PN结层的厚度的1/3-1/20。
本发明中的连接层为半导体材料、透明导电材料、氧化物或金属，厚度为0～2000纳米但不为零。所述半导体材料包括本征硅或碳化硅；所述透明导电材料包括TCO、ITO等；所述氧化物包括氧化铝、氧化硅等；所述金属包括铜、铝、银、镁、钨、镍等纯金属或其合金等。

Claims (8)

1.一种硅基多结太阳能电池，包括一个多晶硅或单晶硅PN结电池及叠加其上的多个同向薄膜PN结电池，及顶层和末层正负电极层，其特征在于，在末层电极层上设有硅基层，在硅基层上通过扩散掺杂形成多晶硅或单晶硅PN结层，在多晶硅或单晶硅PN结与顶层电极层之间设有多个同向薄膜PN结层，各PN结层之间设有连接层。
2.如权利要求1所述的硅基多结太阳能电池，其特征在于：所述硅基层是30～500微米厚的P型或N型单晶硅或多晶硅半导体薄片。
3.如权利要求1所述的硅基多结太阳能电池，其特征在于：所述扩散层是在硅基层表面扩散或制膜形成的PN结层，厚度为300～2000纳米。
4.如权利要求1所述的硅基多结太阳能电池，其特征在于：所述多个PN结层各PN结的P区与N区次序相同，即所有PN结的方向一致。
5.如权利要求1所述的硅基多结太阳能电池，其特征在于：所述多个薄膜PN结层是硅基掺杂的非晶或微晶P型半导体和N半导体的同质结，或是由硅基P型或N型掺杂的非晶或微晶半导体和碳化硅N型或P型掺杂的非晶或微晶半导体组成的异质结。
6.如权利要求1所述的硅基多结太阳能电池，其特征在于：所述多个薄膜PN结层的厚度在0.02～3微米之间，并且从顶层往末层依次增加，前一层薄膜PN结层的厚度为后一层薄膜PN结层的厚度的1/3-1/20。
7.如权利要求1所述的硅基多结太阳能电池，其特征在于：所述连接层为半导体材料、透明导电材料、氧化物或金属，厚度为0～2000纳米但不为零。
8.如权利要求1所述的硅基多结太阳能电池，其特征在于：所述半导体材料包括本征硅或碳化硅；所述透明导电材料包括TCO或ITO；所述氧化物包括氧化铝或氧化硅；所述金属包括铜、铝、银、镁、钨、镍或其合金。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106024962A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 无锡市宝来电池有限公司 一种多结层状薄膜太阳能电池
CN106289575A (zh) * 2016-10-29 2017-01-04 国家电网公司 一种变电站设备自动测温预警系统
US9935185B2 (en) 2015-12-22 2018-04-03 International Business Machines Corporation Superlattice lateral bipolar junction transistor
US10170660B2 (en) * 2015-12-22 2019-01-01 International Business Machines Corporation Digital alloy germanium heterojunction solar cell

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4255211A (en) * 1979-12-31 1981-03-10 Chevron Research Company Multilayer photovoltaic solar cell with semiconductor layer at shorting junction interface
US20060162767A1 (en) * 2002-08-16 2006-07-27 Angelo Mascarenhas Multi-junction, monolithic solar cell with active silicon substrate
US20100083999A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-08 International Business Machines Corporation Tandem nanofilm solar cells joined by wafer bonding
US20100212729A1 (en) * 2009-02-24 2010-08-26 Hong Kong Applied Science & Technology Research Institute Company Limited Epitaxial Growth of III-V Compounds on (111) Silicon for Solar Cells
CN102484150A (zh) * 2009-08-27 2012-05-30 独立行政法人产业技术综合研究所 多接合光电转换装置、集成型多接合光电转换装置及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4255211A (en) * 1979-12-31 1981-03-10 Chevron Research Company Multilayer photovoltaic solar cell with semiconductor layer at shorting junction interface
US20060162767A1 (en) * 2002-08-16 2006-07-27 Angelo Mascarenhas Multi-junction, monolithic solar cell with active silicon substrate
US20100083999A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-08 International Business Machines Corporation Tandem nanofilm solar cells joined by wafer bonding
US20100212729A1 (en) * 2009-02-24 2010-08-26 Hong Kong Applied Science & Technology Research Institute Company Limited Epitaxial Growth of III-V Compounds on (111) Silicon for Solar Cells
CN102484150A (zh) * 2009-08-27 2012-05-30 独立行政法人产业技术综合研究所 多接合光电转换装置、集成型多接合光电转换装置及其制造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9935185B2 (en) 2015-12-22 2018-04-03 International Business Machines Corporation Superlattice lateral bipolar junction transistor
US9984871B2 (en) 2015-12-22 2018-05-29 International Business Machines Corporation Superlattice lateral bipolar junction transistor
US10170302B2 (en) 2015-12-22 2019-01-01 International Business Machines Corporation Superlattice lateral bipolar junction transistor
US10170660B2 (en) * 2015-12-22 2019-01-01 International Business Machines Corporation Digital alloy germanium heterojunction solar cell
CN106024962A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 无锡市宝来电池有限公司 一种多结层状薄膜太阳能电池
CN106289575A (zh) * 2016-10-29 2017-01-04 国家电网公司 一种变电站设备自动测温预警系统
CN106289575B (zh) * 2016-10-29 2023-08-01 国家电网公司 一种变电站设备自动测温预警系统

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