CN201051502Y - 铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池 - Google Patents

铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其衬底底面和/或表面具有凹凸形状结构，在该衬底表面或底面依次覆有金属背电极层、过渡层、含p型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层、缓冲层、透明导电层、集电栅和/或减反射膜层。

Description

铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池
技术领域
本实用新型属于光电转换制品制造领域，涉及一种光电转换装置，特别涉及一种铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池。
背景技术
由于全球气候变迁、空气污染问题以及资源日趋短缺之故，太阳能作为一种清洁的、没有任何污染的能源，以及太阳能发电做为动力供应主要来源之一的可能性，已日益引起人们关注。相关专家预测，到本世纪后期，太阳能发电将在世界电能结构中占据80％的位置。
然而，由于技术问题，迄今商业化的光伏发电装置/太阳能电池的价格太高、光电转换效率过底。在城市电力系统中，高昂的一次性投资成本无疑更为光伏发电装置/太阳能电池产品推广增加了难度，大规模开发和利用光伏太阳能发电，提高电池的光电转换效率和降低生产成本成为核心所在。因此，提高效率，降低成本，扩大规模成为现今开发、生产光伏发电装置/太阳能电池的主题。
中国专利公开说明书CN03120662.X公开了一种光电转换装置及其制造方法，涉及一种可以提高晶体硅类半导体和非晶体硅类半导体的界面特性，改善结合特性的光电转换装置。这种光电转换装置具有一种导电型的导入有杂质的晶体类半导体，形成在所述导电型晶体类半导体上的、基本上为真正的非晶体类半导体薄膜，以及形成在这种基本上为真正的非晶体类半导体薄膜上的、同种导电型的导入有杂质或其他种导电型杂质的非晶体类半导体薄膜，而且在由所述晶体类半导体和基本上为真正的非晶体类半导体薄膜形成的界面处，还使减少所述基本上为真正的非晶体类半导体薄膜的平均配位数目用的原子浓度比主体中的浓度高。但其制造方法复杂，生产成本较高。
中国专利公开说明书CN200510003971.2公开了一种光电转换装置，该装置使用电阻率和透过率之间关系的透明电极或者透明导电膜来实现光电转换率。在透明绝缘性基板上至少依次层积有：第一透明电极，由p型硅层、i型硅层以及n型硅层构成的pin结构或者nip结构的微结晶硅层，第二透明电极以及背侧电极，其中，所述第一透明电极以及所述第二透明电极的至少某一项是添加Ga的ZnO层，所述Ga的含量相对于Zn为小于或等于15原子。
但其制造成本较高。
中国专利公开说明书CN200510072744.5提供了一种可以排除不必要的红外线光，且可提高可靠性的光电转换装置。它包括在表面上形成了光电转换元件的半导体基板；以覆盖半导体基板表面的至少一部分的方式设置的可见光滤波器；粘接在半导体基板表面上的上部支撑基体；上部支撑基体用吸收红外线光的树脂层)粘接了多个具有透光性的基体。但其制造工艺复杂。
中国专利公开说明书CN200480004033.8提供了一种薄膜光电转换装置，特别是提供一种集成化薄膜光电转换装置，它在包含结晶硅光电转换单元的薄膜光电转换装置中，通过不使开放端电压和填充因数变小来改善光电转换效率。该薄膜光电转换装置，是在透明基板一侧的主面上至少把透明电极膜、结晶硅光电转换单元和背面电极膜顺序形成的薄膜光电转换装置，形成所述结晶硅光电转换单元后，在其表面的一部分上具有白浊变色区域。所述白浊变色区域最好是小于或等于光电转换区域面积的5％。而且最好是制成集成化薄膜光电转换装置。然而，该装置之主要缺点是光电转化率不高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种简单、低成本的光电转换装置，即太阳能电池，以克服现有太阳能电池存在的缺陷。
本实用新型的显著特点是：本实用新型涉及的太阳能电池具有结构简单，光的转换效率高，稳定性好，无镉无毒，无污染，工艺简便等优点；其光吸收层材料选自铜铟镓和硒或硫化物，为薄膜式太阳能电池。
本实用新型所涉及的太阳能电池包括太阳能电池衬底、金属背电极层、过渡层、含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层、缓冲层、透明导电层、集电栅和/或减反射膜层。在太阳能电池衬底表面或底面依次覆有金属背电极层、过渡层、含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层、缓冲层、透明导电层、集电栅和/或减反射膜层。本实用新型所涉及的太阳能电池进而可包括一绝缘层。
本实用新型所涉及的太阳能电池的衬底底面和/或表面具有凹凸形状结构，衬底的厚度为0.1微米～15毫米，凹凸深度或高度为10纳米～25微米、间距为10纳米～25微米；凹凸形状结构包括六角形状、三角形状、粒径形状、钻石形状、金字塔形状、菱形状、织构形状、分开或相互交联的沟槽形状。其材料选自高分子材料、高分子材料基混合物、高分子材料基复合物、高分子材料/金属层合物、硅、陶瓷、玻璃或金属材料制成的箔、膜、片或板块。
本实用新型所涉及的金属背电极层的厚度为0.01～10微米；其材料选自钼、镍、铌、铜、铝、含钠碱金属或它们中两种或两种以上的合金。
本实用新型所涉及的过渡层的厚度为10～200纳米；其材料选自氧化锌或硫化锌。
本实用新型所涉及的含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层的总厚度为50纳米～10微米；其基材选自铜铟镓和硒或硫化物。
本实用新型所涉及的缓冲层的厚度为10～300纳米；其材料选自氧化锌或硫化锌。
本实用新型所涉及的透明导电层的厚度为10～200纳米；其材料选自透明导电高分子材料、高分子材料基混合物、氧化锌或硫化锌。
本实用新型所涉及的集电栅的厚度为0.5微米～3毫米；其材料选自Ni，Al和/或银。
本实用新型所涉及的减反射膜层的厚度为10～200纳米；其材料选自MgF2或其它透明化合物。
附图说明
图1是本实用新型所涉及的具有凹凸形状结构表面的衬底的太阳能电池示意图。
图2是本实用新型所涉及的具有凹凸形状结构底面和表面的衬底的太阳能电池示意图。
图3是本实用新型所涉及的由透明导电高分子材料制成的、表面具有凹凸形状结构衬底的太阳能电池示意图。
图4是本实用新型所涉及的另一种具有凹凸形状结构表面的衬底的太阳能电池示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1，图2，图3和图4所示，本实用新型实施例包括：太阳能电池衬底(1或1a)，金属背电极层(2)，过渡层(3)，含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层(4)，缓冲层(5)，透明导电层(6)，集电栅(7)，减反射膜层(8)，备选层(绝缘层)(10)。其中，太阳能电池衬底(1)的底面或表面上的凹凸深度或高度为h、凹凸间距为b。
实施例1
本实用新型实施例1(参照图1和图2)：如图1和图2所示的实施例的衬底表面或与底面具有凹凸形状结构的太阳能电池，它们由太阳能电池衬底(1)，金属背电极层(2)，过渡层(3)，含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层(4)，缓冲层(5)，透明导电层(6)，集电栅(7)，减反射膜层(8)组成。太阳光(未图示)从减反射膜层(8)表面射入，依次穿过透明导电层(6)，缓冲层(5)，含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层(4)，过渡层(3)，使太阳能电池得以产生电能。
实施例2
本实用新型实施例2(参照图3和图4)：如图3和图4所示的实施例的衬底表面具有凹凸形状结构的太阳能电池，它们由太阳能电池衬底(图3中的1或图4中的1a)，金属背电极层(2)，过渡层(3)，含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层(4)，缓冲层(5)，透明导电层(6)，集电栅(7)，减反射膜层(8)组成。太阳光(未图示)从太阳能电池衬底(图3中的(1)或图4中的(1a))表面射入，依次穿过透明导电层(6)，缓冲层(5)，含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层(4)，过渡层(3)，使太阳能电池得以产生电能。其中，图4中的太阳能电池衬底(1a)由透明导电高分子材料制成，其表面具有凹凸形状结构，图3和图4中的金属背电极层(2)上覆有一层绝缘层(10)。

Claims (9)

1.一种铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：该电池衬底底面和/或表面具有凹凸形状结构，在该衬底表面或底面依次覆有金属背电极层、过渡层、含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层、缓冲层、透明导电层、集电栅和/或减反射膜层。
2.根据权利要求1所述的铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：所述的衬底的厚度为0.1微米～15毫米，凹凸深度或高度为10纳米～25微米、间距为10纳米～25微米。
3.根据权利要求1所述的铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：所述的金属背电极层的厚度为0.01～10微米。
4.根据权利要求1所述的铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：所述的过渡层的厚度为10～200纳米；其材料选自氧化锌或硫化锌。
5.根据权利要求1所述的铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：所述的含P型和/或n型半导体单层或多层叠合式光吸收层的总厚度为50纳米～10微米。
6.根据权利要求1所述的铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：所述的缓冲层的厚度为10～300纳米；其材料选自氧化锌或硫化锌。
7.根据权利要求1所述的铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：所述的透明导电层的厚度为10～200纳米。
8.根据权利要求1所述的铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：所述的集电栅的厚度为0.5微米～3毫米。
9.根据权利要求1所述的铜铟镓和硒或硫化物太阳能电池，其特征在于：所述的减反射膜层的厚度为10～200纳米。
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