CN204991729U - 一种黑硅太阳能电池 - Google Patents

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方结彬
石强
黄玉平
何达能
陈刚
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Abstract

本实用新型公开一种黑硅太阳能电池，其中，该电池包括正面Ag电极、高折射率氮化硅层、高折射率氧化硅层、低反射率黑硅层、N+层、P型硅、背面Al电场以及背面Ag电极，所述低反射率黑硅层设置于P型硅与N+层之间，所述N+层上依次层叠设置高折射率氧化硅层及高折射率氮化硅层，该高折射率氮化硅层上设有正面Ag电极，所述P型硅的下表面设置有背面Al电场，该背面Al电场上设置背面Ag电极。本实用新型有效降低太阳能电池表面反射率，短路电流大幅提高(150-300mA)，进而提升光电转换效率。

Description

一种黑硅太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及晶硅太阳能电池技术领域，尤其涉及一种黑硅太阳能电池。
背景技术
太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-NJunction)上，形成新的空穴-电子对(V-Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。
由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs,Cds/Cu2S,Cds/CdTe,Cds/InP,CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999％、电阻率在10Ω-cm以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片(如高透玻璃及EVA)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。
减少电池表面光反射率的方式对电池效率提升有很大帮助。目前常规电池表面减反有两种技术:一种是在电池表面形成具陷光功能的微结构，通常采用酸或碱溶液刻蚀产生微米绒面结构，另一种方法是在电池表面镀上减反膜，常用的有Si3N4,SiOx,ZnO,TiOx等薄膜或其中2种薄膜的组合。
因此，黑硅材料是在晶硅表面形成一层纳米量级的微结构，几乎能陷住所有可见光，反射率可低至零，当光照射在黑硅表面时，光子进入尖锥结构后没有被直接反射，而是经多次折射后进入尖锥底部，减少了光的反射。黑硅不仅在可见光范围内反射率低，在红外光区域亦是如此，因此在光电探测以及太阳能电池领域具有很强的优势。
实用新型内容
本实用新型提出一种黑硅太阳能电池，以解决目前太阳能电池表面反射率差，短路电流小，光电转换效率低的技术问题。
本实用新型采用如下技术方案实现：一种黑硅太阳能电池，其中，该电池包括正面Ag电极、高折射率氮化硅层、高折射率氧化硅层、低反射率黑硅层、N+层、P型硅、背面Al电场以及背面Ag电极，所述低反射率黑硅层设置于P型硅与N+层之间，所述N+层上依次层叠设置高折射率氧化硅层及高折射率氮化硅层，该高折射率氮化硅层上设有正面Ag电极，所述P型硅的下表面设置有背面Al电场，该背面Al电场上设置背面Ag电极。
作为上述方案的改进，所述高折射率二氧化硅层的折射率为2.5-3.0，膜厚为1-5nm。
作为上述方案的改进，所述黑硅太阳能电池正面反射率为0.5％。
作为上述方案的改进，所述高折射率二氧化硅层膜厚为3nm。
作为上述方案的改进，所述高折射率二氧化硅层折射率为2.6。
作为上述方案的改进，所述高折射率氮化硅层膜厚为80nm。
作为上述方案的改进，所述高折射率氮化硅层折射率为2.12。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型提供了一种黑硅太阳能电池，相较于传统太阳能电池，所述黑硅太阳能电池可有效降低太阳能电池表面反射率，短路电流大幅提高(150-300mA)，进而提升光电转换效率，不仅具有结构设计新颖、制作简单、成本低廉，而且适合大批量生产。
附图说明
图1是本实用新型一种黑硅太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
如图1所示，一种黑硅太阳能电池，其中，该电池包括正面Ag电极8、高折射率氮化硅层7、高折射率氧化硅层6、低反射率黑硅层4、N+层5、P型硅3、背面Al电场2以及背面Ag电极1，所述低反射率黑硅层4设置于P型硅3与N+层5之间，所述N+层5上依次层叠设置高折射率氧化硅层6及高折射率氮化硅层7，该高折射率氮化硅层7上设有正面Ag电极8，所述P型硅3的下表面设置有背面Al电场2，该背面Al电场2上设置背面Ag电极1。
其中，所述高折射率二氧化硅层的折射率为2.5-3.0，膜厚为1-5nm，所述黑硅太阳能电池正面反射率为0.5％，所述高折射率二氧化硅层膜厚为3nm。
较佳的，所述高折射率二氧化硅层折射率为2.6，所述高折射率氮化硅层膜厚为80nm，所述高折射率氮化硅层折射率为2.12。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型提供了一种黑硅太阳能电池，相较于传统太阳能电池，所述黑硅太阳能电池可有效降低太阳能电池表面反射率，短路电流大幅提高(150-300mA)，进而提升光电转换效率，不仅具有结构设计新颖、制作简单、成本低廉，而且适合大批量生产。
以上所述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 (7)

1.一种黑硅太阳能电池，其特征在于，该电池包括正面Ag电极、高折射率氮化硅层、高折射率氧化硅层、低反射率黑硅层、N+层、P型硅、背面Al电场以及背面Ag电极，所述低反射率黑硅层设置于P型硅与N+层之间，所述N+层上依次层叠设置高折射率氧化硅层及高折射率氮化硅层，该高折射率氮化硅层上设有正面Ag电极，所述P型硅的下表面设置有背面Al电场，该背面Al电场上设置背面Ag电极。
2.根据权利要求1所述的黑硅太阳能电池，其特征在于，所述高折射率二氧化硅层的折射率为2.5-3.0，膜厚为1-5nm。
3.根据权利要求1所述的一种黑硅太阳能电池，其特征在于，所述黑硅太阳能电池正面反射率为0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种黑硅太阳能电池，其特征在于，所述高折射率二氧化硅层膜厚为3nm。
5.根据权利要求1所述的一种黑硅太阳能电池，其特征在于，所述高折射率二氧化硅层折射率为2.6。
6.根据权利要求1所述的一种黑硅太阳能电池，其特征在于，所述高折射率氮化硅层膜厚为80nm。
7.根据权利要求1所述的一种黑硅太阳能电池，其特征在于，所述高折射率氮化硅层折射率为2.12。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108321243A (zh) * 2018-03-20 2018-07-24 中国科学院微电子研究所 黑硅纳米pin光电探测器结构及其制备方法

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