CN203351632U - 一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池；包括由上到下依次层叠的受光面电极、受光面透明导电层、P型非晶硅层、受光面本征非晶硅层、N型晶体硅层、背光面本征非晶硅层、N型重掺杂非晶硅层、背光面透明导电层、背光面电极，所述P型非晶硅层、所述受光面本征非晶硅层与所述N型晶体硅层形成太阳能电池器件的正面异质PN结，所述N型晶体硅层、所述背光面本征非晶硅层与所述N型重掺杂非晶硅层形成太阳能电池器件的背面电场层；所述薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池具有光电转换效率高的优点，由于本实用新型具有上述的特点和优点，为此可以应用到太阳能电池等产品中。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池。
背景技术
最早的晶体硅太阳能电池具有如图2所示的结构，其中100为受光面电极、200为钝化/减反射膜、300为N型硅扩散层、400为P型硅衬底层、500为背电极。这种晶体硅太阳能电池的光电转化效率为15%左右，其P区和N区采用同样的晶体硅材料，具有相同的能带结构，禁带宽度的典型值为1.12ev。粗略的说，在光电转化的量子过程中，能量等于硅禁带宽度的光量子可以在硅材料中激发空穴-电子对，并最终转化为电能，当硅材料所吸收的光量子（hv-Eg）最终将转化为热量耗散掉，从而降低了光电转换的效率。
基于这一点，早在1990年，日本SANYO就发明了一种叫HIT技术，与已知典型太阳能电池的不同在于，它具有光伏效应的PN结是由非晶硅和P型单晶硅构成，其非晶硅层包含N型非晶硅层和本征非晶硅层。SANYO的非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池使用禁带宽度不同的非晶硅和单晶硅形成PN结，利用两种材料吸收不同能量的光量子，可以提高电池的光电转换效率。但是，此种结构有一个缺点，由于非晶硅材料存在较多的界面态和缺陷，为了保证光生载流子漂移过势垒区，形成光生电流，必须限制N型非晶硅层的厚度，引入本征非晶硅层。这样势必增加N型薄层横向传导电阻，造成较大的电压降，影响电池的光电转换效率。
实用新型内容
针对现有技术不足，本实用新型提出一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，旨在解决现有的太阳能电池光电转换效率低的问题。
本实用新型提出的技术方案是：
一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，包括由上到下依次层叠的受光面电极、受光面透明导电层、P型非晶硅层、受光面本征非晶硅层、N型晶体硅层、背光面本征非晶硅层、N型重掺杂非晶硅层、背光面透明导电层、背光面电极，所述P型非晶硅层、所述受光面本征非晶硅层与所述N型晶体硅层形成太阳能电池器件的正面异质PN结，所述N型晶体硅层、所述背光面本征非晶硅层与所述N型重掺杂非晶硅层形成太阳能电池器件的背面电场层。
进一步技术方案还可以是，所述受光面透明导电层的厚度为1～50nm。
进一步技术方案还可以是，所述P型非晶硅层的厚度为1～50nm。
进一步技术方案还可以是，所述受光面本征非晶硅层的厚度为1～30nm。
进一步技术方案还可以是，所述N型晶体硅层的厚度为1～300μm。
进一步技术方案还可以是，所述背光面本征非晶硅层的厚度为1～30nm。
进一步技术方案还可以是，所述N型重掺杂非晶硅层的厚度为1～50nm。
进一步技术方案还可以是，所述背光面透明导电层的厚度为1～50nm。
根据上述的技术方案，本实用新型有益效果：所述受光面本征非晶硅层作为所述正面异质PN结的缓冲层以及增加了所述背面电场层，所述背面电场层实现有效地收集光生载流子的目的；从而有效地降低异质结能带失配导致的价带带阶，减少对空穴的阻碍影响，有利于对光生少数载流子空穴的收集，从而提高太阳能电池的光电转换效率；所述受光面透明导电层和所述背光面透明导电层使直射太阳光变为散射光，更易于被吸收，同时具有良好的导电性能；在原有的太阳能电池的技术上将单面异质结太阳能电池改为薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，从而提高了太阳能电池的转化效率；将晶体硅电池技术与薄膜硅电池技术相结合，既提高太阳能电池性能又节省了成本；由于目前太阳能电池板基本都是按照一定倾斜角度安装，因此所述薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池的双面电池结构更有利于太阳光的吸收。
由于本实用新型具有上述的特点和优点，为此可以应用到太阳能电池等产品中。
附图说明
图1是应用本实用新型技术方案的所述薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池的结构示意图；
图2是现有的晶体硅太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型提出一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，包括由上到下依次层叠的受光面电极1、受光面透明导电层2、P型非晶硅层3、受光面本征非晶硅层4、N型晶体硅层5、背光面本征非晶硅层6、N型重掺杂非晶硅层7、背光面透明导电层8、背光面电极9，P型非晶硅层3、受光面本征非晶硅层4与所述N型晶体硅层5形成太阳能电池器件的正面异质PN结，N型晶体硅层5、背光面本征非晶硅层6与N型重掺杂非晶硅层7形成太阳能电池器件的背面电场层。
其中，受光面本征非晶硅层4作为所述正面异质PN结的缓冲层以及增加了所述背面电场层，所述背面电场层实现有效地收集光生载流子的目的；从而有效地降低异质结能带失配导致的价带带阶，减少对空穴的阻碍影响，有利于对光生少数载流子空穴的收集，提高太阳能电池的光电转换效率；所述背面电场层实现有效地收集光生载流子的目的；受光面透明导电层2和背光面透明导电层8使直射太阳光变为散射光，更易于被吸收，同时具有良好的导电性能；在原有的太阳能电池的技术上将单面异质结太阳能电池改为薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，从而提高了太阳能电池的转化效率；将晶体硅电池技术与薄膜硅电池技术相结合，既提高太阳能电池性能又节省了成本；由于目前太阳能电池板基本都是按照一定倾斜角度安装，因此所述薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池的双面电池结构更有利于太阳光的吸收。
本实施例中受光面电极1和背光面电极9为铝、银、钛、钯等金属电极。
本实施例中受光面透明导电层2的厚度为1～50nm。受光面透明导电层2为ITO、AZO等透明导电材料，其制备方法为常压化学气相淀积法或磁控溅射法。
本实施例中P型非晶硅层3的厚度为1～50nm。其制备方法为等离子体增强化学气相沉积法。
本实施例中受光面本征非晶硅层4的厚度为1～30nm。
本实施例中N型晶体硅层5的厚度为1～300μm。
本实施例中背光面本征非晶硅层6的厚度为1～30nm。
本实施例中N型重掺杂非晶硅层7的厚度为1～50nm。
本实施例中背光面透明导电层8的厚度为1～50nm。背光面透明导电层8为ITO、AZO等透明导电材料，其制备方法为常压化学气相淀积法或磁控溅射法。
优选地，受光面透明导电层2为10nm，P型非晶硅层3为10nm，受光面本征非晶硅层4为4nm，N型晶体硅层5为200μm、背光面本征非晶硅层6为4nm、N型重掺杂层7为10nm、背面透明导电层8为10nm。由于各层膜都较薄，不会造成较大的电压降，从而提高电池的光电转换效率，为此可以节省生产成本。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，其特征在于，包括由上到下依次层叠的受光面电极、受光面透明导电层、P型非晶硅层、受光面本征非晶硅层、N型晶体硅层、背光面本征非晶硅层、N型重掺杂非晶硅层、背光面透明导电层、背光面电极，所述P型非晶硅层、所述受光面本征非晶硅层与所述N型晶体硅层形成太阳能电池器件的正面异质PN结，所述N型晶体硅层、所述背光面本征非晶硅层与所述N型重掺杂非晶硅层形成太阳能电池器件的背面电场层。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，其特征在于，所述受光面透明导电层的厚度为1～50nm。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，其特征在于，所述P型非晶硅层的厚度为1～50nm。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，其特征在于，所述受光面本征非晶硅层的厚度为1～30nm。
5.根据权利要求1所述的一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，其特征在于，所述N型晶体硅层的厚度为1～300μm。
6.根据权利要求1所述的一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，其特征在于，所述背光面本征非晶硅层的厚度为1～30nm。
7.根据权利要求1所述的一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，其特征在于，所述N型重掺杂非晶硅层的厚度为1～50nm。
8.根据权利要求1所述的一种薄膜硅、晶体硅异质结双面太阳能电池，其特征在于，所述背光面透明导电层的厚度为1～50nm。
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|---|---|---|---|---|
| CN103985777A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-13 | 新奥光伏能源有限公司 | 一种硅异质结太阳能电池及其制作方法 |
| CN109004053A (zh) * | 2017-06-06 | 2018-12-14 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 双面受光的晶体硅/薄膜硅异质结太阳电池及制作方法 |
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