CN201708169U - 薄膜光伏太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种薄膜光伏太阳能电池，其结构为：衬底层/背电极层/P+层/P型铜铟镓硒薄膜层/N型铜铟镓硒缓冲层/P型非晶硅层/I型非晶硅层/N型非晶硅层/N+层/TCO层。本实用新型太阳能电池的非晶硅P-I-N结层厚度设计合理，近红外光谱能量能够被铜铟镓硒P-N结层充分吸收，因此功率大大提高。另外，在双结层的P型铜铟镓硒薄膜层与背电极层之间设置重掺杂的P+层，在双结层的N型非晶硅层与TCO层之间设置重掺杂的N+层，增强了载体在光伏组件中的漂流速度与流通量，提高了薄膜光伏太阳能电池的功率。本实用新型提供的薄膜光伏太阳能电池所产生的功率较目前同类型双结层结构的薄膜光伏太阳能电池平均高出约1.5%，同时，还具有可靠性高和制造价格低等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏太阳电池技术领域，具体涉及一种薄膜光伏太阳能电池。
背景技术
CIGS是铜铟镓硒太阳能电池的缩写，由CIGS和a-Si薄膜电池组成的串联电池由于具有效率高、生产过程易于操作和改进等优点，从开始出现就引起了人们的极大关注。在公开号为6368892的美国专利中公开了一种CIGS和a-Si薄膜电池串联组成的多结太阳电池，其结构为：衬底层/背电极层/CIS（或CIGS）层/n型导电层/P-I-N结层/前电极层。但是现有a-Si/CIGS串联多结层太阳能电池的模组设计还不够合理，其目前的光电转换效率只有10%左右。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种薄膜光伏太阳能电池。
为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种薄膜光伏太阳能电池，包括衬底层、设置在衬底层上的背电极层、TCO层和设置在背电极层与TCO层之间的太阳能电池模组，所述太阳能电池模组包括一个由铜铟镓硒P-N结层和非晶硅P-I-N结层相邻设置的双结层P-N/P-I-N，所述双结层的P型铜铟镓硒薄膜层与所述背电极层之间设置有重掺杂的P+层，所述双结层的N型非晶硅层与所述TCO层之间设置有重掺杂的N+层，该太阳能电池的结构为：衬底层/背电极层/P+层/P型铜铟镓硒薄膜层/N型铜铟镓硒缓冲层/ P型非晶硅层/I型非晶硅层/N型非晶硅层/N+层/TCO层。
进一步地，非晶硅P-I-N结层的厚度为100nm～360nm。
非晶硅P-I-N结层中P型非晶硅层、I型非晶硅层和N型非晶硅层的厚度比为：P型非晶硅层:I型非晶硅层:N型非晶硅层=（1～2）:（10～15）:（2～4）。
重掺杂的P+层的厚度为5nm～50nm。
重掺杂的P+层中电荷载子的密度为1020 g/cm3～10 21 g/cm3。
重掺杂的N+层的厚度为1.5nm～15nm。
重掺杂的N+层中电荷载子的密度为1020 g/cm3～1022 g/cm3。
铜铟镓硒P-N结层中P型铜铟镓硒薄膜层的厚度为1.0um～2.5um。
铜铟镓硒P-N结层中N型铜铟镓硒缓冲层的厚度为50nm～200nm。
本实用新型薄膜光伏太阳能电池的非晶硅P-I-N结层厚度设计合理，近红外光谱能量能够被铜铟镓硒P-N结层充分吸收，因此本实用新型提供的薄膜光伏太阳能电池的功率大大提高。另外，在双结层的P型铜铟镓硒薄膜层与所述背电极层之间设置了重掺杂的P+层，在所述双结层的N型非晶硅层与所述TCO层之间设置了重掺杂的N+层，增强了载体在光伏组件中的漂流速度与流通量，提高了薄膜光伏太阳能电池的功率。本实用新型提供的薄膜光伏太阳能电池所产生的功率较目前同类型双结层结构的薄膜光伏太阳能电池平均高出约1.5%，转换效率可达到11.5%以上。本实用新型提供的薄膜光伏太阳能电池还具有可靠性高和制造价格低等优点。
附图说明
图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；
图2为实施例1的能量频带曲线图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实用新型一种实施例的薄膜光伏太阳能电池，该太阳能电池的结构为：玻璃衬底层11/Mo背电极层10/P+层9/P型铜铟镓硒薄膜层8/N型铜铟镓硒缓冲层7/P型非晶硅层6/I型非晶硅层5/N型非晶硅层4/N+层3/ZnO:Al层2/前玻璃衬层，ZnO:Al层2为窗口电极层，厚度为0.6um，太阳光从前玻璃衬层1射入，依次经过ZnO:Al层2、N+层3、N型非晶硅层4、I型非晶硅层5、P型非晶硅层6、N型铜铟镓硒缓冲层7、P型铜铟镓硒薄膜层8，之后被P+层9完全吸收。
其中，非晶硅P-I-N结层的厚度为100nm。非晶硅P-I-N结层中P型非晶硅层6、I型非晶硅层5和N型非晶硅层4的厚度比为：P型非晶硅层6:I型非晶硅层5:N型非晶硅层4=1:10:4。重掺杂的P+层9的厚度为5nm，重掺杂的P+层9中电荷载子的密度为10 21 g/cm3。重掺杂的N+层3的厚度为15nm，重掺杂的N+层3中电荷载子的密度为1022 g/cm3。铜铟镓硒P-N结层中P型铜铟镓硒薄膜层8的厚度为2.5um，铜铟镓硒P-N结层中N型铜铟镓硒缓冲层7的厚度为50nm。
实施例2
本实施例的薄膜光伏太阳能电池结构与实施例1的薄膜光伏太阳能电池结构相同，结构见图1所示，其结构为：玻璃衬底层11/Mo背电极层10/P+层9/P型铜铟镓硒薄膜层8/N型铜铟镓硒缓冲层7/P型非晶硅层6/I型非晶硅层5/N型非晶硅层4/N+层3/ZnO:Al层2/前玻璃衬层，ZnO:Al层2为窗口电极层，厚度为0.6um，太阳光从前玻璃衬层1射入，依次经过ZnO:Al层2、N+层3、N型非晶硅层4、I型非晶硅层5、P型非晶硅层6、N型铜铟镓硒缓冲层7、P型铜铟镓硒薄膜层8，之后被P+层9完全吸收。
不同之处是：非晶硅P-I-N结层的厚度为360nm。非晶硅P-I-N结层中P型非晶硅层6、I型非晶硅层5和N型非晶硅层4的厚度比为：P型非晶硅层6:I型非晶硅层5:N型非晶硅层4=1:15:2。重掺杂的P+层9的厚度为10nm，重掺杂的P+层9中电荷载子的密度为10 21 g /cm3。重掺杂的N+层3的厚度为1.5nm，重掺杂的N+层3中电荷载子的密度为10 22 g/cm3。铜铟镓硒P-N结层中P型铜铟镓硒薄膜层8的厚度为1.0um，铜铟镓硒P-N结层中N型铜铟镓硒缓冲层7的厚度为200nm。
实施例3
本实施例的薄膜光伏太阳能电池结构与实施例1的薄膜光伏太阳能电池结构相同，结构见图1所示，其结构为：玻璃衬底层11/Mo背电极层10/P+层9/P型铜铟镓硒薄膜层8/N型铜铟镓硒缓冲层7/P型非晶硅层6/I型非晶硅层5/N型非晶硅层4/N+层3/ZnO:Al层2/前玻璃衬层，ZnO:Al层2为窗口电极层，厚度为0.6um，太阳光从前玻璃衬层1射入，依次经过ZnO:Al层2、N+层3、N型非晶硅层4、I型非晶硅层5、P型非晶硅层6、N型铜铟镓硒缓冲层7、P型铜铟镓硒薄膜层8，之后被P+层9完全吸收。
不同之处是：非晶硅P-I-N结层的厚度为200nm。非晶硅P-I-N结层中P型非晶硅层6、I型非晶硅层5和N型非晶硅层4的厚度比为：P型非晶硅层6:I型非晶硅层5:N型非晶硅层4=2:12:3。重掺杂的P+层9的厚度为50nm，重掺杂的P+层9中电荷载子的密度为10 20 g/cm3。重掺杂的N+层3的厚度为10nm，重掺杂的N+层3中电荷载子的密度为10 20 g/cm3。铜铟镓硒P-N结层中P型铜铟镓硒薄膜层8的厚度为1.6um，铜铟镓硒P-N结层中N型铜铟镓硒缓冲层7的厚度为100nm。
在图2中，Cb、Vb表示增设P+层和N+层后的电池能带曲线，即本实用新型实施例1的能带曲线，Ca、Va表示未设置P+层和N+层时电池的能带曲线，C表示传导带，V表示电价带，Ef,b 表示增设P+层和N+层后的电池的费米能级，Ef,a 表示未设置P+层和N+层时电池的费米能级。从图2中可以看出，Cb、Vb能障较窄，且具有更高的能垒。
Claims (9)
1.一种薄膜光伏太阳能电池，包括衬底层、设置在衬底层上的背电极层、TCO层和设置在背电极层与TCO层之间的太阳能电池模组，其特征在于：所述太阳能电池模组包括一个由铜铟镓硒P-N结层和非晶硅P-I-N结层相邻设置的双结层P-N/P-I-N，所述双结层的P型铜铟镓硒薄膜层与所述背电极层之间设置有重掺杂的P+层，所述双结层的N型非晶硅层与所述TCO层之间设置有重掺杂的N+层，该太阳能电池的结构为：衬底层/背电极层/P+层/P型铜铟镓硒薄膜层/N型铜铟镓硒缓冲层/ P型非晶硅层/I型非晶硅层/N型非晶硅层/N+层/TCO层。
2.根据权利要求1所述的薄膜光伏太阳能电池，其特征在于：所述非晶硅P-I-N结层的厚度为100nm～360nm。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜光伏太阳能电池，其特征在于：所述非晶硅P-I-N结层中P型非晶硅层、I型非晶硅层和N型非晶硅层的厚度比为：P型非晶硅层:I型非晶硅层:N型非晶硅层=（1～2）:（10～15）:（2～4）。
4.根据权利要求1所述的薄膜光伏太阳能电池，其特征在于：所述重掺杂的P+层的厚度为5nm～50nm。
5.根据权利要求1或4所述的薄膜光伏太阳能电池，其特征在于：所述重掺杂的P+层中电荷载子的密度为1020 g/cm3～10 21 g/cm3。
6.根据权利要求1所述的薄膜光伏太阳能电池，其特征在于：所述重掺杂的N+层的厚度为1.5nm～15nm。
7.根据权利要求1或6所述的薄膜光伏太阳能电池，其特征在于：所述重掺杂的N+层中电荷载子的密度为1020 g/cm3～1022 g/cm3。
8.根据权利要求1所述的薄膜光伏太阳能电池，其特征在于：所述铜铟镓硒P-N结层中P型铜铟镓硒薄膜层的厚度为1.0um～2.5um。
9.根据权利要求1所述的薄膜光伏太阳能电池，其特征在于：所述铜铟镓硒P-N结层中N型铜铟镓硒缓冲层的厚度为50nm～200nm。
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|---|---|---|---|---|
| CN101908568A (zh) * | 2010-07-26 | 2010-12-08 | 河南阿格斯新能源有限公司 | 一种薄膜光伏太阳能电池 |
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