CN205140994U - 一种倒置结构太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种倒置结构太阳能电池，包括层叠设置的多层子电池，该多层子电池由下至上带隙依次增大；在带隙最小的子电池表面形成网格状凹槽，该形成网格状凹槽子电池表面蒸镀金属形成栅格层，导电衬底表面蒸镀金属与栅格层键合；在带隙最大的子电池表面形成金属纳米岛结构和金属电极。本实用新型可以降低电池表面对光线的反射率，增加光线在电池内部的传播距离，增强光线吸收，提高转化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池芯片技术领域，尤其是指一种倒置结构太阳能电池。
背景技术
现有技术中，在制作倒置结构太阳能电池时，分别在外延片与导电衬底蒸镀平面薄膜结构的金属键合层，通过键合机在高温高压条件下将二者紧密连接在一起，随后再去除生长衬底，露出其受光面。最后，直接在倒置结构电池芯片受光面蒸镀减反射膜。其缺陷在于：
一，光线照射至金属键合层时，由于金属键合层为平面薄膜结构，光线直接反射，使得光线在电池内部传播的距离较短，光转化为光生载流子几率降低，光线吸收较少。
二，在倒置结构电池芯片受光面蒸镀减反射膜，光线照射到受光面时，虽然蒸镀有减反射膜，其反射率依然较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种倒置结构太阳能电池，以增加光线在电池内部的传播距离，增强光线吸收，同时，降低光线反射率。
为达成上述目的，本实用新型的解决方案为：
一种倒置结构太阳能电池，包括层叠设置的多层子电池，该多层子电池由下至上带隙依次增大；在带隙最小的子电池表面形成网格状凹槽，该形成网格状凹槽子电池表面蒸镀金属形成栅格层，导电衬底表面蒸镀金属与栅格层键合；在带隙最大的子电池表面形成金属纳米岛结构和金属电极。
进一步，在带隙最大的子电池表面形成金属纳米岛层和电极，并在带隙最大的子电池表面蒸镀氧化物介质膜形成减反射膜，该减反射膜将金属纳米岛层及电极覆盖，该金属纳米岛层形成于受光面与减反射膜界面处。
进一步，导电衬底为导电硅衬底。
一种倒置结构太阳能电池制作方法，包括以下步骤：
一，在外延衬底上自下而上依次生长多层子电池，该多层子电池由下至上带隙依次减小；
二，在带隙最小的子电池表面掩膜、光刻、ICP蚀刻形成网格状凹槽结构；
三，在刻蚀后的外延片上蒸镀金属形成栅格层，在导电衬底表面蒸镀金属，并采用键合技术将二者紧密连接；
四，采用化学腐蚀法将外延衬底去除，露出带隙最大的子电池表面；
五，在带隙最大的子电池表面采用掩膜、光刻、蚀刻出栅线位，并蒸镀金属形成电极。
进一步，还包括在带隙最大的子电池表面蒸镀另一金属层，并将其退火形成金属纳米岛表面；采用蒸镀法在在带隙最大的子电池表面附加一层氧化物介质膜形成减反射膜，该减反射膜将金属纳米岛层及电极覆盖，该金属纳米岛层形成于受光面与减反射膜界面处。
进一步，导电衬底为导电硅衬底。
采用上述方案后，本实用新型在带隙最小的子电池表面形成网格状凹槽，该形成网格状凹槽子电池表面蒸镀金属形成栅格层，使得太阳电池底部的金属键合层具有图形光栅结构，而非简单的平面，该结构光波耦合下可激发表面等离子体共振激元，该等离子激元将太阳光限制在金属/半导体界面，增加光线在电池内部的传播距离，进而增加光转化为光生载流子的几率。不同规格的金属图形对各种波长的共振增强效果不同，可以通过设计不同的金属图形，获得不同的增益效果。
在受光面与减反射膜界面处形成金属纳米岛层，受光面上的金属纳米岛处于电池吸收层与减反膜层之间，一方面对光线有散射作用，可增强光线的透过率，另一方面，该金属在与光线耦合后，通过形成局域等离子激元可以对光线有局域限制作用，可进一步增加材料对光线的吸收。不同大小、间距的金属纳米岛对光线的散射作用不一样，且所产生的局域等离子增强效应也不同，可设计不同规格的金属纳米岛，获得不同的增益效果。
附图说明
图1是本实用新型制作工艺图一；
图2是本实用新型制作工艺图二；
图3是本实用新型制作工艺图三；
图4是本实用新型制作工艺图四；
图5是本实用新型制作工艺图五；
图6是本实用新型制作工艺图六；
图7是本实用新型的结构示意图。
标号说明
多层子电池1子电池11
网格状凹槽111栅格层12
子电池13金属纳米岛层14
电极15减反射膜16
导电衬底2衬底10。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做详细描述。
参阅图1至图7所示，本实用新型揭示的一种倒置结构太阳能电池，包括层叠设置的多层子电池1，该多层子电池1由下至上带隙依次增大。
在带隙最小的子电池11表面形成网格状凹槽111，该形成网格状凹槽111子电池11表面蒸镀金属形成栅格层12，导电衬底2表面蒸镀金属与栅格层12键合，导电衬底2为导电硅衬底。
在带隙最大的子电池13表面形成金属纳米岛层14，且在带隙最大的子电池13表面形成电极15，并在带隙最大的子电池13表面蒸镀氧化物介质膜形成减反射膜16，该减反射膜16将金属纳米岛层14及电极15覆盖，该金属纳米岛层14形成于受光面与减反射膜16界面处。
本实用新型将电池底部的金属键合层设计为具有表面等离子共振增强效果的金属栅格，当光线与之耦合时，将沿着金属栅格表面传播，增加光线在电池内部的传播距离，增强材料对太阳光的吸收。同时，在电池受光面与减反射膜介质膜界面处，形成具有散射作用和局域等离子共振增强效应的金属纳米岛，进一步降低光线反射率，且提高材料对光线的吸收。
本实用新型还公开一种倒置结构太阳能电池制作方法，包括以下步骤：
一，如图1所示，在外延衬底10上自下而上依次生长多层子电池1，该多层子电池1由下至上带隙依次减小；
二，如图2所示，在带隙最小的子电池11表面掩膜、光刻、ICP蚀刻形成网格状凹槽结构111；
三，如图3所示，在刻蚀后的外延片上蒸镀金属形成栅格层12，在导电衬底2表面蒸镀金属，导电衬底2为导电硅衬底，并采用键合技术将二者紧密连接；
四，如图4所示，采用化学腐蚀法将外延衬底10去除，露出带隙最大的子电池13表面；
五，如图5所示，在带隙最大的子电池13表面蒸镀另一金属层，并将其退火形成金属纳米岛表面14；
六，如图6所示，在带隙最大的子电池13表面采用掩膜、光刻、蚀刻出栅线位，并蒸镀金属形成电极15；
七，采用蒸镀法在在带隙最大的子电池13表面附加一层氧化物介质膜形成减反射膜16，该减反射膜16将金属纳米岛层14及电极15覆盖，该金属纳米岛层14形成于受光面与减反射膜16界面处，形成如图7所示太阳能电池。
所述倒置结构太阳能电池制作方法形成一个具有复合等离子增强效应的太阳能电池芯片，一方面，受光面的金属纳米岛可以广泛的散射光线，提高光吸收的比例，同时，该金属颗粒也与光吸收层紧密相接，在局域等离子体近场效应下，光线被束缚住，吸收效率也大大得到提高。另一方面，在底层制作出纳米尺度的金属光栅结构，这样入射的光线将会被金属光栅结构束缚在表面，光线只能沿着光栅方向传播而不是直接从背面出射，这样增加了光线在电池内部的传播距离，所以提高了吸收和转化为电能的效率。通过以上复合等离子增强效应，在保持光吸收层的物理厚度的同时，可以大大提高材料对光线的吸收、转化效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (3)
1.一种倒置结构太阳能电池，其特征在于：包括层叠设置的多层子电池，该多层子电池由下至上带隙依次增大；在带隙最小的子电池表面形成网格状凹槽，该形成网格状凹槽子电池表面蒸镀金属形成栅格层，导电衬底表面蒸镀金属与栅格层键合；在带隙最大的子电池表面形成金属纳米岛结构和金属电极。
2.如权利要求1所述的一种倒置结构太阳能电池，其特征在于：在带隙最大的子电池表面形成金属纳米岛层和电极，并在带隙最大的子电池表面蒸镀氧化物介质膜形成减反射膜，该减反射膜将金属纳米岛层及电极覆盖，该金属纳米岛层形成于受光面与减反射膜界面处。
3.如权利要求1所述的一种倒置结构太阳能电池，其特征在于：导电衬底为导电硅衬底。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201520893875.9U CN205140994U (zh) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | 一种倒置结构太阳能电池 |
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Publications (1)
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Family
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105280734A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-01-27 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种倒置结构太阳能电池 |
| CN108155250A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-12 | 南京日托光伏科技股份有限公司 | 一种低成本mwt硅太阳能电池及其制备方法 |
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2015
- 2015-11-11 CN CN201520893875.9U patent/CN205140994U/zh active Active
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| WO2019128072A1 (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-04 | 江苏日托光伏科技股份有限公司 | 一种低成本mwt硅太阳能电池及其制备方法 |
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