CN201708165U - 非晶硅薄膜太阳电池膜系及其薄膜太阳电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非晶硅薄膜太阳电池膜系和一种薄膜太阳电池，该膜系包括一个由第一非晶硅p-i-n结和第二非晶硅p-i-n结重叠设置的双结层p-i-n/p-i-n，所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层设置于所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上，所述第一非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层上设置有重掺杂的P⁺层，所述第二非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上设置有重掺杂的N⁺层，该膜系结构为P⁺/p-i-n/p-i-n/N⁺。重掺杂的P⁺层和N⁺层有减低带电体复合性和滞留性的作用，同时因减低i层中电场的扭曲度而增加了电洞与电子在半导体中的漂移速度。本实用新型非晶硅薄膜太阳电池的膜系光电转换率高，成本低，本实用新型制得的薄膜太阳电池的光电转换率达7.5％。

Description

非晶硅薄膜太阳电池膜系及其薄膜太阳电池

技术领域

本实用新型涉及一种非晶硅薄膜太阳电池膜系及其薄膜太阳电池，属于光伏太阳电池技术领域。

背景技术

随着能源在世界范围内的紧张和短缺，人们对开发新能源的重视程度日益提高，尤其是以太阳能为首的绿色能源的开发和利用日趋重视。太阳能以其无污染、无地域性限制和全天候利用等独特的优势而受到广泛关注和青睐。

基于成熟度、可靠性、低成本，易于与其他薄膜光伏材料结合使用，以及具有能配合设计、制备方法进步而改良工艺技术的特性，薄膜太阳电池的薄膜光伏模组制备技术成为最具发展潜力的一种太阳能电池产业。但是，目前的薄膜光伏模组普遍存在光电转换率低的问题，至今仍在6％左右，制约了薄膜太阳电池的应用和发展。其中，薄膜太阳电池的膜系结构是影响薄膜光伏模组光电转换率的关键因素之一。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种非晶硅薄膜太阳电池膜系，本实用新型的目的还在于提供一种薄膜太阳电池。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种非晶硅薄膜太阳电池膜系，该膜系包括一个由第一非晶硅p-i-n结和第二非晶硅p-i-n结重叠设置的双结层p-i-n/p-i-n，所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层设置于所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上，所述第一非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层上设置有重掺杂的P⁺层，所述第二非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上设置有重掺杂的N⁺层，该膜系结构为P⁺/p-i-n/p-i-n/N⁺。

进一步地，在所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层和所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层之间设置有缓冲层，所述的缓冲层为透明导电层。

其中，所述P⁺层的杂质含量大于p层，所述N⁺层的杂质含量大于n层。所述P⁺层的掺杂物的浓度与硅原子的浓度比为(10～100)∶100000，所述N⁺层的掺杂物的浓度与硅原子的浓度比为(5～100)∶100000。

所述P⁺层的厚度为1～10nm，所述N⁺层的厚度为2～15nm。所述第一非晶硅p-i-n结中p层、i层、n层的厚度比为2∶(6～10)∶3，所述第二非晶硅p-i-n结中p层、i层、n层的厚度比为2∶(6～10)∶3。所述第一非晶硅p-i-n结的总厚度与所述第二非晶硅p-i-n结的总厚度的比为1∶(3～6)。

一种薄膜太阳电池，包括基板、设置在基板上的透明导电层、背电极以及设置在透明导电层和背电极之间的太阳电池膜系，所述膜系包括一个由第一非晶硅p-i-n结和第二非晶硅p-i-n结重叠设置的双结层p-i-n/p-i-n，所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层设置于所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上，所述第一非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层上设置有重掺杂的P⁺层，所述第二非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上设置有重掺杂的N⁺层，该膜系结构为P⁺/p-i-n/p-i-n/N⁺。

进一步地，在所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层和所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层之间设置有缓冲层。

关于纯非晶区载子的分布，有分五个区段说，第一区由尾带能阶的电荷占据，接着是由正价悬浮键构成的空间载子区，然后是一个几乎是等电场的中性区，再接着是一带负电的悬浮键区，最后是另一由空间载子组成的导电尾带区。该分析模型表明，在纯非晶硅i层中存在一种扭曲的电场，该电场限制了载子流的漂移。

本实用新型在第一非晶硅p-i-n结的p层外设置了重掺杂的P⁺层，在第二非晶硅p-i-n结的n层外设置了重掺杂的和N⁺层，因此影响了i层内的电荷分布，减少了i层内电场的扭曲，提高了载子流的漂移速度。将一重掺杂P⁺层与一n型的TCO玻璃联结，形成一优良的缓冲区，不仅帮助由光子产生的正价电洞顺利进入介面，同时可以减缓光伏转换效率的衰减。P⁺层与p层的结合可降低自由载子，尤其是正价的电洞的陷阱效应，因此提升制造过程中i层厚度的伸缩空间，同时，太阳电池的色度也因此而改进，光电转换效率大大提高。另外，i层内电场扭曲度的降低以及与膜厚的调适性增加，可有助于降低电池的生产成本。

重掺杂的P⁺层和N⁺层有减低带电体复合性和滞留性的作用，同时因减低i层中电场的扭曲度而增加了电洞与电子在半导体中的漂移速度。本实用新型非晶硅薄膜太阳电池的膜系光电转换率高，成本低，本实用新型制得的薄膜太阳电池的光电转换率达7.5％。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的非晶硅薄膜太阳电池膜系的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的非晶硅薄膜太阳电池膜系的结构示意图；

图3为本发明实施例3的薄膜太阳电池的结构示意图；

图4为本发明实施例4的薄膜太阳电池的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

见图1所示，一种非晶硅薄膜太阳电池膜系，该膜系由以下部分组成：

重掺杂的P⁺层1；

在重掺杂的P⁺层1的其中一个面上设置的第一非晶硅p-i-n结，该第一非晶硅p-i-n结包括p层2、i层3、n层4；

在第一非晶硅p-i-n结上设置的第二非晶硅p-i-n结，该第二非晶硅p-i-n结包括p层5、i层6、n层7；

在第二非晶硅p-i-n结的n层7上设置的重掺杂的N+层8。

实施例2

见图2所示，一种非晶硅薄膜太阳电池膜系，该膜系由以下部分组成：

重掺杂的P⁺层1；

在重掺杂的P⁺层1的其中一个面上设置的第一非晶硅p-i-n结，该第一非晶硅p-i-n结包括p层2、i层3、n层4；

在第一非晶硅p-i-n结的n层上设置的缓冲层15，该缓冲层为透明导电层；

在缓冲层15上设置的第二非晶硅p-i-n结，该第二非晶硅p-i-n结包括p层5、i层6、n层7；

在第二非晶硅p-i-n结的n层7上设置的重掺杂的N⁺层8。

增加缓冲层15可以增加光的折射次数，从而提高了光在非晶硅薄膜太阳电池膜系中的吸收比例，提高了光的利用率。

实施例3

见图3所示，一种薄膜太阳电池，该薄膜太阳电池的薄膜光伏模组为：沿入射光方向，依次是玻璃基板9、设置在玻璃基板9上的透明导电膜(TCO)10、设置在透明导电膜(TCO)10上的P⁺层1、设置在P⁺层1上的由p层2、i层3、n层4组成的第一非晶硅p-i-n结、设置在第一非晶硅p-i-n结的n层4上的由p层5、i层6、n层7组成的第二非晶硅p-i-n结、设置在第二非晶硅p-i-n结的n层7上的N⁺层8、设置在N⁺层8上的ZnO层11、设置在ZnO层11上的Al层12、设置在Al层12上的胶合膜(EVA)层13、设置在胶合膜(EVA)层13上的背板玻璃14，经加温层压、封装，制得薄膜太阳电池。

实施例4

见图4所示，一种薄膜太阳电池，该薄膜太阳电池的薄膜光伏模组为：沿入射光方向，依次是玻璃基板9、设置在玻璃基板9上的透明导电膜(TCO)10、设置在透明导电膜(TCO)10上的P⁺层1、设置在P⁺层1上的由p层2、i层3、n层4组成的第一非晶硅p-i-n结、设置在第一非晶硅p-i-n结的n层4上的缓冲层15、设置在缓冲层15上的由p层5、i层6、n层7组成的第二非晶硅p-i-n结、设置在第二非晶硅p-i-n结的n层7上的N⁺层8、设置在N⁺层8上的ZnO层11、设置在ZnO层11上的Al层12、设置在Al层12上的胶合膜(EVA)层13、设置在胶合膜(EVA)层13上的背板玻璃14，经加温层压、封装，制得薄膜太阳电池。

Claims (9)

1.一种非晶硅薄膜太阳电池膜系，其特征在于，该膜系包括一个由第一非晶硅p-i-n结和第二非晶硅p-i-n结重叠设置的双结层p-i-n/p-i-n，所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层设置于所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上，所述第一非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层上设置有重掺杂的P+层，所述第二非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上设置有重掺杂的N⁺层，该膜系结构为P⁺/p-i-n/p-i-n/N⁺。

2.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳电池膜系，其特征在于，在所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层和所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层之间设置有缓冲层。

3.根据权利要求2所述的非晶硅薄膜太阳电池膜系，其特征在于，所述的缓冲层为透明导电层。

4.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳电池膜系，其特征在于，所述P⁺层的厚度为1～10nm，所述N⁺层的厚度为2～15nm。

5.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳电池膜系，其特征在于，所述第一非晶硅p-i-n结中p层、i层、n层的厚度比为2∶(6～10)∶3。

6.根据权利要求5所述的非晶硅薄膜太阳电池膜系，其特征在于，所述第二非晶硅p-i-n结中p层、i层、n层的厚度比为2∶(6～10)∶3。

7.根据权利要求5或6所述的非晶硅薄膜太阳电池膜系，其特征在于，所述第一非晶硅p-i-n结的总厚度与所述第二非晶硅p-i-n结的总厚度的比为1∶(3～6)。

8.一种薄膜太阳电池，包括基板、设置在基板上的透明导电层、背电极 以及设置在透明导电层和背电极之间的太阳电池膜系，其特征在于，所述膜系包括一个由第一非晶硅p-i-n结和第二非晶硅p-i-n结重叠设置的双结层p-i-/p-i-n，所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层设置于所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上，所述第一非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层上设置有重掺杂的P⁺层，所述第二非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层上设置有重掺杂的N⁺层，该膜系结构为P⁺/p-i-n/p-i-n/N⁺。

9.根据权利要求8所述的薄膜太阳电池，其特征在于，在所述第一非晶硅p-i-n结的n型非晶硅层和所述第二非晶硅p-i-n结的p型非晶硅层之间设置有缓冲层。 

Images