CN204243055U - 一种改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，属于太阳能电池技术领域，是在透明导电玻璃基板上依次沉积顶电池非晶硅P型层、顶电池非晶硅缓冲层、顶电池非晶硅本征层、顶电池微晶硅N型层、底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层、底电池非晶硅缓冲层、底电池非晶硅本征层、底电池非晶硅N型层、背电极薄膜层和封装材料层而成。相对于现有结构，本实用新型增设了底电池非晶硅P2层与底电池非晶硅P3层两薄膜层。底电池三P型层设计，改善了底电池与顶电池的界面接触，增强了内建电场，使得非晶硅叠层电池的开路电压大大增加，同时提高了非晶硅叠层电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本实用新型属于非晶硅薄膜太阳能电池领域，特别涉及到非晶硅薄膜叠层太阳能电池技术。
背景技术
目前改善非晶硅/非晶硅叠层电池开路电压有以下两种方法：1、顶电池N型层采用微晶硅N型材料；2、顶电池N型层采用重掺型N型非晶硅材料。
顶电池N型层采用微晶N型层材料，降低了电池的串联电阻，可以很好的改善叠层太阳能电池内部NP反向结上电流的流通问题，使电池内部NP反向结形成良好的欧姆接触，同时也对降低固相相互扩散有利，有利于稳定性的提高，同时提高电池的Voc和Isc。
顶电池N型层采用重掺型N型非晶硅材料，一方面磷掺杂量的增加可以降低电池的串联电阻，另一方面重掺型材料的缺陷相对较多，可以加速NP结上载流子的复合，降低在NP结上的电流与电压的损耗。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，用于改善现有非晶硅叠层太阳能电池开路电压，提高非晶硅叠层太阳能电池的光电转换效率。
为实现上述目的，本实用新型的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：由依次层叠在透明导电玻璃基板上的顶电池非晶硅P型层、顶电池非晶硅缓冲层、顶电池非晶硅本征层、顶电池微晶硅N型层、底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层、底电池非晶硅缓冲层、底电池非晶硅本征层、底电池非晶硅N型层、背电极薄膜层和封装材料层构成。
作为优选技术手段：所述的底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层均为掺杂硼和碳的非晶硅P型层，且底电池非晶硅P1层碳的掺杂量小于底电池非晶硅P2层碳的掺杂量，底电池非晶硅P2层的碳掺杂量小于底电池非晶硅P3层碳的掺杂量。
作为优选技术手段：所述底电池非晶硅P1层的厚度为2-5nm。所述底电池非晶硅P2层的厚度为2-5nm。所述底电池非晶硅P3层的厚度为10-15nm。
作为优选技术手段：所述透明导电玻璃基板上有厚度为400-1100nm的邻接所述顶电池非晶硅P型层的氧化锡或者氧化锌薄膜。
作为优选技术手段：所述顶电池非晶硅P型层的厚度为5-70nm；所述顶电池非晶硅缓冲层的厚度为5-50nm；所述顶电池非晶硅本征层的厚度为40-200nm；所述顶电池N型微晶硅材料层的厚度为5-80nm。
作为优选技术手段：所述底电池非晶硅缓冲层的厚度为5-50nm；所述底电池非晶硅本征层的厚度为100-500nm；所述底电池非晶N型层的厚度为5-50nm。
作为优选技术手段：所述背电极薄膜层为ZnO-Ag-Ti复合层，且ZnO层邻接所述的底电池非晶硅N型层，Ti层邻接所述的封装材料层。
作为优选技术手段：所述封装材料层为EVA-背板复合层或者PVB-背板复合层，所述的EVA层或者PVB层邻接所述的背电极层。
本实用新型的有益效果是：现有非晶硅叠层组件底电池P型层为双层结构，本实用新型将非晶硅叠层太阳能电池底电池P型层设为三层结构。首先，通过降低底电池非晶硅P1层碳的掺杂量降低了叠层电池的串联电阻，改善了顶电池N型层与底电池P型层的界面接触；其次，通过增大底电池中底电池非晶硅P3层的碳掺杂量，增强底电池的内建电场，达到提高底电池开路电压的目的；最后，通过阶梯型的势垒的形式，不同碳掺杂量的底电池非晶硅P1层、底电池非晶硅P2层、底电池非晶硅P3层的禁带宽度及缺陷态密度均不同，这使得载流子的迁移速率大大增强，从而加速了NP结载流子的复合，很大程度上降低了NP结上电流与电压损失，提高了其热稳定性能。
附图说明
图1是本实用新型改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池的截面结构示意图；
图中标号说明：1-透明导电玻璃基板、2-顶电池非晶硅P型层、3-顶电池非晶硅缓冲层，4-顶电池非晶硅本征层，5-顶电池微晶硅N型层，6-底电池非晶硅P1层，7-底电池非晶硅P2层，8-底电池非晶硅P3层，9-底电池非晶硅缓冲层，10-底电池非晶硅本征层，11-底电池非晶N型层，12-背电极薄膜层，13-封装材料层。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。
本实用新型的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，将现有非晶硅/非晶硅叠层太阳能电池底电池双P型层改变为三P型层结构，如图1所示，在透明导电玻璃基板1上采用PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition的英文简写，意为“等离子体增强化学气相沉积法”)依次沉积顶电池非晶硅P型层2、顶电池非晶硅缓冲层3、顶电池非晶硅本征层4、顶电池微晶硅N型层5、底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8、底电池非晶硅缓冲层9、底电池非晶硅本征层10、底电池非晶硅N型层11，采用磁控溅射法在底电池非晶硅N型层11上沉积背电极薄膜层12，最后使用层压机制作封装材料层13。由此形成本实用新型的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池。
沉积顶电池微晶硅N型层5时，反应气体包括SiH4，PH3与H2。沉积底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8时，反应气体包括硅烷，硼烷，甲烷与氢气。
具体的:透明导电玻璃基板1上的氧化锡或者氧化锌薄膜厚度为400-1100nm；顶电池非晶硅P型层2的厚度为5-70nm；顶电池非晶硅缓冲层3的厚度为5-50nm；顶电池非晶硅本征层4的厚度为40-200nm；顶电池N型微晶硅材料层5的厚度为5-80nm；底电池非晶硅P1层6、底电池非晶硅P2层7、底电池非晶硅P3层8均为掺杂硼和碳的非晶硅P型层，且底电池非晶硅P1层6碳的掺杂量小于底电池非晶硅P2层7碳的掺杂量，底电池非晶硅P2层7的碳掺杂量小于底电池非晶硅P3层8碳的掺杂量。底电池非晶硅P1层6的厚度为1-50nm，底电池非晶硅P2层7的厚度为5-50nm，底电池非晶硅P3层8的厚度为5-50nm；底电池非晶硅缓冲层9的厚度为5-50nm；底电池非晶硅本征层10的厚度为100-500nm；底电池非晶N型层11的厚度为5-50nm；背电极薄膜层12为ZnO-Ag-Ti复合层，且ZnO邻接所述的底电池非晶硅N型层11，Ti邻接所述的封装材料层13；封装材料层13为EVA-背板复合层或者PVB-背板复合层，所述的EVA层或者PVB层邻接所述的背电极层12。
Claims (10)
1.一种改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：由依次层叠在透明导电玻璃基板(1)上的顶电池非晶硅P型层(2)、顶电池非晶硅缓冲层(3)、顶电池非晶硅本征层(4)、顶电池微晶硅N型层(5)、底电池非晶硅P1层(6)、底电池非晶硅P2层(7)、底电池非晶硅P3层(8)、底电池非晶硅缓冲层(9)、底电池非晶硅本征层(10)、底电池非晶硅N型层(11)、背电极薄膜层(12)和封装材料层(13)构成。
2.根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述的底电池非晶硅P1层(6)、底电池非晶硅P2层(7)、底电池非晶硅P3层(8)均为掺杂硼和碳的非晶硅P型层，且底电池非晶硅P1层(6)碳的掺杂量小于底电池非晶硅P2层(7)碳的掺杂量，底电池非晶硅P2层(7)的碳掺杂量小于底电池非晶硅P3层(8)碳的掺杂量。
3. 根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述底电池非晶硅P1层（6）的厚度为2-5nm。
4. 根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述底电池非晶硅P2层（7）的厚度为2-5nm。
5. 根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述底电池非晶硅P3层（8）的厚度为10-15nm。
6. 根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述透明导电玻璃基板（1）上有厚度为400-1100nm的邻接所述顶电池非晶硅P型层(2)的氧化锡或者氧化锌薄膜。
7. 根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述顶电池非晶硅P型层（2）的厚度为5-70nm；所述顶电池非晶硅缓冲层（3）的厚度为5-50nm；所述顶电池非晶硅本征层（4）的厚度为40-200nm；所述顶电池N型微晶硅材料层（5）的厚度为5-80nm。
8. 根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述底电池非晶硅缓冲层（9）的厚度为5-50nm；所述底电池非晶硅本征层（10）的厚度为100-500nm；所述底电池非晶N型层（11）的厚度为5-50nm。
9. 根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述背电极薄膜层（12）为ZnO-Ag-Ti复合层，且ZnO层邻接所述的底电池非晶硅N型层（11），Ti层邻接所述的封装材料层（13）。
10. 根据权利要求1所述的改善开路电压的非晶硅叠层太阳能电池，其特征是：所述封装材料层（13）为EVA-背板复合层或者PVB-背板复合层，所述的EVA层或者PVB层邻接所述的背电极层（12）。
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