CN208908227U - 一种太阳能电池单元和太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种太阳能电池单元，所述太阳能电池单元包括太阳能电池本体和设置在太阳能电池本体的外表面上的透光抗辐射层，所述透光抗辐射层能够阻止波长小于紫外线的辐射波穿过该透光抗辐射层进入太阳能电池本体，并将上述辐射波的能量以紫外线、红外线和可见光的形式输出，从而在延长太阳能电池寿命的同时为太阳能电池提供更多可利用的光线，提高太阳能电池的能量输出。本实用新型还提供一种包括多个该太阳能电池单元的太阳能电池。

Description

一种太阳能电池单元和太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及新能源领域，具体地，涉及一种太阳能电池单元和一种包括该太阳能电池单元的太阳能电池。

背景技术

太阳能电池是一种将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。经过长时间的技术改进，太阳能电池已经广泛地应用在航天领域、核工业领域等领域中，为相应的设备提供电能。

然而，应用于航天领域或者核工业领域中的太阳能电池使用寿命较短，提高了设备更换、维修的成本。

因此，如何延长太阳能电池的使用寿命成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种太阳能电池单元和一种包括该太阳能电池单元的太阳能电池。所述太阳能电池能够阻止波长小于紫外线的辐射波对其内部PN结的破坏，并将上述辐射波的能量转化为电能，从而提高太阳能电池的能量输出，并延长太阳能电池的使用寿命。

为了实现上述目的，作为本实用新型的一个方面，提供一种太阳能电池单元，所述太阳能电池单元包括太阳能电池本体，所述太阳能电池单元还包括设置在所述太阳能电池本体的外表面的至少一部分上的透光抗辐射层，所述透光抗辐射层能够阻止入射在该透光抗辐射层上的波长小于紫外线的波长的辐射波穿过该透光抗辐射层进入所述太阳能电池本体。

优选地，所述透光抗辐射层设置在所述太阳能电池本体的采光面上，且所述透光抗辐射层能够将所述辐射波转换为波长不低于紫外线的光。

优选地，所述透光抗辐射层由闪烁晶体材料制成。

优选地，所述闪烁晶体材料包括碱金属卤化物闪烁晶体、碱土金属卤化物闪烁晶体、稀土金属卤化物闪烁晶体、钾冰晶石型金属卤化物闪烁晶体中的任意一者。

优选地，所述透光抗辐射层的厚度在5nm至5000nm之间。

优选地，所述太阳能电池单元还包括抗反射层，所述抗反射层设置于所述透光抗辐射层远离所述太阳能电池本体的一侧。

优选地，所述抗反射层包括交替设置的二氧化硅层和五氧化二钽层，且所述二氧化硅层位于所述抗反射层靠近所述透光抗辐射层的表面。

优选地，所述太阳能电池本体包括光电转换层，所述光电转换层包括层叠设置的N型半导体部和P型半导体部，所述N型半导体部和所述P型半导体部的材料均包括砷化镓，所述N型半导体部远离所述P型半导体部的一侧或所述P型半导体部远离所述N型半导体部的侧面形成为所述太阳能电池本体的采光面。

优选地，所述太阳能电池本体还包括设置在所述采光面上的前电极层，所述前电极层包括至少一个前电极，所述透光抗辐射层覆盖所述前电极层。

作为本实用新型的第二个方面，提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括至少一个太阳能电池单元，其中，所述太阳能电池单元为前面所述的太阳能电池单元。

本实用新型的透光抗辐射层能够阻止波长小于紫外线的辐射波穿过该透光抗辐射层进入太阳能电池本体，并将上述辐射波的能量以紫外线、红外线和可见光的形式输出，从而在延长太阳能电池寿命的同时为太阳能电池提供更多可利用的光线，提高太阳能电池的能量输出。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型所提供的太阳能电池单元的截面示意图；

图2是制作太阳能电池时，在衬底上制作光电转换层后的半成品的截面示意图；

图3是制作太阳能电池时，制作完成介电反射层后的半成品的截面示意图；

图4是制作太阳能电池时，制作完成背电极层后半成品的截面示意图；

图5是制作太阳能电池时，对衬底边缘进行刻蚀后半成品的截面示意图；

图6是制作太阳能电池时，将底板压在背电极层上后半成品的截面示意图；

图7是制作太阳能电池时，对牺牲材料层进行化学剥离的过程示意图；

图8是制作太阳能电池时，制作完成前电极后半成品的截面示意图；

图9是制作太阳能电池时，进行分离刻蚀工艺后半成品的截面示意图；

图10是制作太阳能电池时，制作完成抗辐射层后半成品的截面示意图；

图11是制作太阳能电池时，制作完成抗反射层后半成品的截面示意图；

图12是制作太阳能电池时，制作完成连接通孔后所得到的太阳能电池的截面示意图；

图13是是制作太阳能电池时，连接通孔的一种优选制作方式的截面示意图。

附图标记说明

100：太阳能电池单元 110：太阳能电池本体

120：透光抗辐射层 130：抗反射层

140：光电转换层 141：N型半导体部

141a：N型接触层 141b：吸收层

142：P型半导体部 142a：P型掺杂层

142b：P型接触层 150：前电极层

160：背电极层 170：介电反射层

180：底板 181：连接通孔

210：衬底 220：牺牲材料层

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

经发明人研究发现，太阳能电池在航天、核辐射环境中寿命缩短的主要原因之一在于：太空中存在宇宙射线、核工业环境中存在核辐射，这些辐射波的波长远小于红外线、可见光和紫外线的波长，因此现有的太阳能电池无法有效利用这些辐射波中的能量发电。而上述无法被太阳能电池利用的辐射波照射在太阳能电池上时将对电池的各种结构造成严重的破坏，长期暴露在上述辐射波中的太阳能电池中的PN结将随时间的推移逐渐减少，导致太阳能电池的寿命大大缩短。

有鉴于此，作为本实用新型的一个方面，如图1所示，提供一种太阳能电池单元100，太阳能电池单元100包括太阳能电池本体110，其特征在于，太阳能电池单元100还包括设置在太阳能电池本体110的外表面的至少一部分上的透光抗辐射层120，透光抗辐射层120能够阻止入射在透光抗辐射层120上的波长小于紫外线的波长的辐射波穿过该透光抗辐射层120进入太阳能电池本体110。

上述包含宇宙射线、核辐射在内的辐射波的波长均小于紫外线，因此在本实用新型所提供的太阳能电池单元中，通过设置透光抗辐射层120避免了上述辐射波直射在太阳能电池单元上，损坏太阳能电池单元的结构，从而延长了太阳能电池的使用寿命。

为了提高发电量，作为一种优选实施方式，如图1所示，透光抗辐射层120设置在太阳能电池本体110的采光面上，且透光抗辐射层120能够将所述辐射波转换为波长不低于紫外线的光。

本实用新型所提供的太阳能电池单元通过将透光抗辐射层120设置在太阳能电池本体110的采光面上，使得太阳能电池能够将波长高于紫外线的光转换为电能，增大了太阳能电池可利用的波长范围，从而提高了太阳能电池的能量输出率。

在本实用新型中，对透光抗辐射层120的材料不做具体限定，只要能够将宇宙射线、核辐射转换为紫外线、红外线和可见光即可。作为一种优选实施方式，透光抗辐射层120由闪烁晶体材料制成。

为进一步提高太阳能电池单元的能量输出，优选地，所述闪烁晶体材料包括碱金属卤化物闪烁晶体、碱土金属卤化物闪烁晶体、稀土金属卤化物闪烁晶体、钾冰晶石型金属卤化物闪烁晶体中的至少一者。

本实用新型的发明人经过大量研究发现，在同等高能辐射强度下，相比其它闪烁晶体材料，金属卤化物闪烁晶体可以释放出更多的光子。同时，金属卤化物闪烁发光光谱的主峰值波长位于紫外、可见和红外光波段，这些波段的光子能够被太阳能电池有效吸收。

并且，本实用新型的发明人还通过研究发现，在所有金属卤化物中，上述四种金属卤化物具有更高的透光率。因此，设置上述四种金属卤化物的透光抗辐射层120对电池的太阳光入射效率影响小。

在本实用新型中，对上述四种金属卤化物闪烁晶体的成分不作具体限定，作为一种优选的实施方式，上述四种金属卤化物闪烁晶体分别为以下物质：

所述碱金属卤化物闪烁晶体中的碱金属卤化物的化学式为AX或AX:Z(在AX中掺杂Z)，其中，A选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种，X选自F、Cl、Br、I中的任意一种，Z选自Na⁺、Ca^{2 +}、Sb、Bi、Pb、[CO₃]^2-、Tl⁺、Yb²⁺中的任意一种；

所述碱土金属卤化物闪烁晶体中的碱土金属卤化物的化学式为AX₂或AX₂:Eu²⁺，其中，A选自Ca、Sr、Ba中的任意一种，X选自F、Cl、Br、I中的任意一种；

所述稀土金属卤化物闪烁晶体中的稀土金属卤化物的化学式为AX₃或AX₃:Ce³⁺，其中，A选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc中的任意一种，X选自F、Cl、Br、I中的任意一种；

所述钾冰晶石型金属卤化物闪烁晶体中的钾冰晶石型金属卤化物的化学式为A₂BLnX₆或A₂BLnX₆:Ce³⁺，其中，A选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种，B选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种，X选自F、Cl、Br、I中的任意一种，Ln选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc中的任意一种。

为制作出厚度均匀、光转化效率更高的透光抗辐射层120，优选地，本实用新型的太阳能电池本体110为砷化镓太阳能电池。

本实用新型的发明人通过研究发现，砷化镓材料的太阳能电池本体110的晶面方向为(100)，当采用气相沉积等工艺在太阳能电池本体110表面沉积上述四种金属卤化物时，具有立方相晶体结构的金属卤化物与砷化镓的晶格失配率更低(约3％至4％)，因此更容易在该太阳能电池本体110的表面均匀生长。

并且，上述金属卤化物的(100)晶面的晶格常数与砷化镓的(100)晶面或(-100)晶面的晶格常数接近，因此在一定条件下，可以在砷化镓的(100)晶面或(-100)晶面上实现单晶金属卤化物薄膜的生长，从而可以制造光转化效率更高的单晶透光抗辐射层120薄膜，为太阳能电池提供更多可利用的光线，进而提高太阳能电池的能量输出。

在本实用新型中，对透光抗辐射层120的厚度不作具体限定，例如，透光抗辐射层120的厚度可以在5nm至5000nm之间。

为提高光线的入射率，优选地，如1图所示，太阳能电池单元100还包括抗反射层130，抗反射层130设置于透光抗辐射层120远离太阳能电池本体110的一侧。本实用新型所提供的太阳能电池单元通过设置抗反射层130提高了光线的入射率，从而提高了太阳能电池的能量输出率。在图像采集与显示的技术领域，抗反射层130又被称为增透膜(或减反膜)，增透膜广泛地应用于相机的镜头表面和显示屏表面，以促进光线进入相机防止失真或防止显示屏表面发生反射。在本实用新型中，将增透膜应用于太阳能电池的采光面，利用增透膜(抗反射层130)能够增强透射减小反射的特性提高了太阳能电池采集到的光线的量。

在本实用新型中，对抗反射层130的结构不作具体限定，例如，抗反射层130可以包括交替设置的二氧化硅层和五氧化二钽层，且在抗反射层130靠近透光抗辐射层120的表面形成为二氧化硅层。在本实用新型中，对二氧化硅层的层数和五氧化二钽层的层数均不做特殊限定。例如，抗反射层130可以包括一层二氧化硅层，也可以包括多层二氧化硅层，同样地，抗反射层130可以包括一层五氧化二钽层，也可以包括多层五氧化二钽层。

为方便技术人员对本实用新型的技术方案的理解，太阳能电池本体110包括光电转换层，光电转换层140包括层叠设置的N型半导体部141和P型半导体部142，N型半导体部141的材料和P型半导体部142的材料均包括砷化镓。具体地，N型半导体部141的材料包括经过N型掺杂的砷化镓材料，P型半导体部141的材料包括经过P型掺杂的砷化镓材料。

N型半导体部141远离P型半导体部142的一侧或P型半导体部142远离N型半导体部141的侧面形成为太阳能电池本体110的采光面。如图2所示为P型半导体部142远离N型半导体部141的侧面形成为太阳能电池本体110的采光面的情况。

N型半导体部141包括N型接触层141a和吸收层141b，P型半导体部142包括P型接触层142b和P型掺杂层142a。其中，吸收层141b与P型掺杂层142a接触并形成PN结，当光线照射在所述PN结上时所述PN结能够产生电流，从而实现利用光能发电。

在本实用新型中，对接触层、吸收层141b、P型接触层142b和P型掺杂层142a的厚度不作具体限定，例如，N型接触层141a的厚度可以为1nm至1000nm；吸收层141b的厚度可以为0.2μm至10μm；P型掺杂层142a的厚度可以为1nm至3000nm；P型接触层142b的厚度可以为1nm至1000nm。

在本实用新型中，对接触层、吸收层141b、P型接触层142b和P型掺杂层142a的材料不作具体限定，例如，牺牲材料层220可以由至少一种砷化物Al_xIn_yGa_1-x-yAs(0≤x,y≤1，x+y≤1)构成；N型接触层141a可以由至少一种砷化物Alx₁Iny₁Ga_1-x1-y1As或磷化物Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2P(0≤x1,y1,x2,y2≤1，x1+y1≤1,x2+y2≤1)构成；吸收层141b可以由至少一种砷/磷化物Al_x3In_y3Ga_1-x3-y3As(0≤x3,y3≤1，x3+y3≤1)构成，且N型接触层141a、吸收层141b中掺杂的元素可以为Si、Sn、S、Se或Te中的至少一种；P型掺杂层142a可以由至少一种砷化物Al_x4In_y4Ga_1-x4-y4As(0≤x4,y4≤1，x4+y4≤1)构成；P型接触层142b可以由至少一种砷化物Al_x5In_y5Ga_1-x5-y5As(0≤x5,y5≤1，x5+y5≤1)构成。并且，P型掺杂层142a、P型接触层142b中掺杂的元素可以为C、Be、Mg、Zn或Cd中的至少一种。

太阳能电池本体110还包括设置在所述采光面上的前电极层150和设置在光电转换层的背光面上的背电极层160，前电极层150包括至少一个前电极，透光抗辐射层120覆盖前电极层150。

在本实用新型中，对所述前电极的图案不作具体限定，例如，所述前电极可以是多个电极条或阵列布置的多个电极块。

在本实用新型中，对背电极层160的结构不作具体限定，例如，背电极层160可以包括在光电转换层的背光面上依次层叠设置的粘附层、反射层、预应力强化层、阻挡层和导电层。其中，粘附层的材料包括Ni、Pd、Mo、Pt、Cr、Ti、Ta、W元素中的至少一种；反射层的材料包括Ag、Al元素中的至少一种；预应力强化层的材料包括Ni、Mo、Cr、Pd、Pt、W、Ti、Ta元素中的至少一种；阻挡层的材料包括W、Mo、Ta、Ti元素中的至少一种；导电层的材料包括Al、Cu、Ni、Ag、Au、Pt元素中的至少一种。

为进一步延长太阳能电池单元的使用寿命，优选地，太阳能电池本体110还包括设置在光电转换层与背电极层160之间的介电反射层170，介电反射层170为绝缘材料。本实用新型所提供的太阳能电池单元通过设置介电反射层170避免了前电极与背电极层160之间发生击穿，损坏太阳能电池单元100的PN结，从而延长了太阳能电池的寿命。

优选地，为提高防击穿效果介电反射层170的图案与前电极的图案在介电反射层170上的投影重合。

为不影响背电极的反射功能，优选地，介电反射层170具有反射功能。

在本实用新型中，对介电反射层170的材料不作具体限定，例如，介电反射层170的材料可以是绝缘油墨。

作为本实用新型的第二个方面，如图12所示，本实用新型还提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括至少一个太阳能电池单元100。

根据本实用新型发明人的研究成果，太阳能电池单元100中包括由上述四种金属卤化物闪烁晶体材料制成的透光抗辐射层120，从而可以在延长太阳能电池寿命的同时为太阳能电池提供更多可利用的光线，从而提高太阳能电池的发电效率。

为便于各太阳能电池单元100之间的连接，优选地，如图12所示，太阳能电池还包括底板180和电连接件，底板180与太阳能电池单元100的背电极层160固定连接，底板180上形成有用于容纳电连接件的连接通孔181，所述电连接件用于将相邻两个太阳能电池单元100电连接。

为提高所述电连接件与背电极层160的连接效果，优选地，如图13所示，连接通孔181的一部分可形成在背电极层160中，或贯穿背电极层160，从而增大所述电连接件与背电极160之间的接触面积。

在本实用新型中，对连接通孔181的形状不作具体限定，可根据所述电连接件的种类具体设施，例如，当所述电连接件为导线时，连接通孔181可以是孔状，当所述电连接件为导电胶时，连接通孔181可以是贯穿底板的切割道。

下面介绍制造本实用新型所提供的太阳能电池单元100的制造方法，具体地，所述制造方法包括：

提供衬底210(如图2所示)；

在衬底210上形成多个太阳能电池本体110(如图9所示)；

在各个太阳能电池本体110的外表面的至少一部分上形成透光抗辐射层120，透光抗辐射层120能够阻止入射在该透光抗辐射层120上的波长小于紫外线的波长的辐射波穿过该透光抗辐射层120进入太阳能电池本体110(如图10所示)。

优选地，当在在各个所述太阳能电池本体110的外表面的至少一部分上形成透光抗辐射层120的步骤中，透光抗辐射层120形成在太阳能电池本体110的采光面上时，太阳能电池的制造方法还包括在形成透光辐射层120的步骤之后进行的：

在透光抗辐射层120的背离所述采光面的表面上形成抗反射层130(如图11所示)。

优选地，透光抗辐射层120的制作方法包括：物理气相沉积、分子束外延、化学气相沉积中的至少一种，其中：

采取物理气相沉积方法制作透光抗辐射层120的步骤包括：

将上一步骤得到的太阳能电池本体110放入脉冲激光沉积系统中，使用单晶金属卤化物作为靶材，使太阳能电池本体110的前电极所在的一侧生长透光抗辐射层120；

采取分子束外延方法制作透光抗辐射层120的步骤包括：

将上一步骤得到的太阳能电池本体110放入分子束外延系统中，使太阳能电池本体110的前电极所在的一侧生长透光抗辐射层120；

采取化学气相沉积方法制作透光抗辐射层120的步骤包括：

将上一步骤得到的太阳能电池本体110放入化学气相沉积系统中，使太阳能电池本体110的前电极所在的一侧生长透光抗辐射层120。

在本实用新型中，对牺牲材料层220和光电转换层140的生长方法不作具体限定，例如，牺牲材料层220、光电转换层140的生长方法可以包括：有机金属化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、射频磁控溅射(RF-MS)、脉冲激光沉积(PLD)、远程等离子体增强化学气相沉积(RP-CVD)，且生长温度范围为200℃至1100℃。

在本实用新型中，对制作介电反射层170的方法不作具体限定，例如，所述在光电转换层140上制作介电反射层170的方法可以包括光刻、丝网印刷、喷墨印刷。

在本实用新型中，对背电极层160的制作过程不作具体限定，例如，背电极层160的制作过程可以为：在介电反射层170或光电转换层140上依次制作粘附层、反射层、预应力层、阻挡层和导电层。并且，背电极层160的制备方法可以为电镀、物理气相沉积方法。

在本实用新型中，对透光抗辐射层120的制作方法不作具体限定，例如，透光抗辐射层120的制作方法可以包括：物理气相沉积(PVD)、分子束外延(MBE)、化学气相沉积(CVD)。

在本实用新型中，对抗反射层130的制作方法不作具体限定，例如，抗反射层130的制作方法可以包括：物理气相沉积、分子束外延、化学气相沉积。

在本实用新型中，对制作连接通孔181的方法不作具体限定，例如，所述制作连接通孔181的方法可以包括：机械穿孔或切割、等离子体刻蚀穿孔或切割、激光穿孔或切割。

为便于本领域技术人员的理解，本实用新型为上述方案提供三种可选实施例：

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种太阳能电池单元100。具体地，该太阳能电池单元100自下而上依次由底板180、背电极层160、介电反射层170、光电转换层140、前电极层150、透光抗辐射层120和抗反射层130组成，并且通孔结构510贯穿了聚合物衬底，到达背电极层160内部。其中，底板180采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料；介电反射层170采用绝缘油墨制作。

进一步地，背电极层160为多层金属薄膜功能层组成的欧姆接触电极，按照从光电转换层140指向底板180的方向，依次包括：粘附层、反射层、预应力强化层、阻挡层和导电层。其中，粘附层采用20nm厚的镍薄膜；反射层采用15nm厚的铝薄膜；预应力强化层采用400nm厚的镍镆合金薄膜；阻挡层采用30nm厚的钨薄膜；导电层采用3.5μm厚的铜薄膜。

进一步地，如图2所示，牺牲材料层220由厚度为30nm的砷化铝薄膜外延构成，光电转换层140由多层砷/磷化物薄膜子层构成，按照从衬底210指向光电转换层140的方向，依次包括：N型接触层141a、吸收层141b、P型掺杂层142a和P型接触层142b。其中，N型接触层141a的厚度为0.2μm；吸收层141b的厚度为2.8μm；P型掺杂层142a的厚度为0.3μm；P型接触层142b的厚度为0.1μm。

进一步地，N型接触层141a由N型GaAs薄膜构成，N型接触层141a中掺杂的元素为Si，且掺杂浓度为1×1019cm^-3；吸收层141b由厚度20nm的Al_0.2Ga_0.8P薄膜子层和厚度为2780nm的GaAs薄膜子层构成，吸收层141b中各子层的掺杂元素均为Si，且掺杂浓度均为2×1017cm^-3。P型掺杂层142a由Al_0.2Ga_0.8As构成，P型掺杂层142a中掺杂的元素为C，掺杂浓度范围为：5×1018cm^-3至5×1019cm^-3。P型接触层142b由GaAs构成，P型掺杂层142a中掺杂的元素为C，掺杂浓度范围为：5×1019cm^-3至1×1020cm^-3。

进一步地，前电极层150的总厚度为0.3μm，由厚度分别为30nm和300nm的铝薄膜和金薄膜两层金属薄膜组成。

进一步地，透光抗辐射层120由厚度为0.5μm的金属卤化物LuI₃:0.04Ce³⁺构成。

进一步地，抗反射层130由三组二氧化硅和五氧化二钽薄膜交替构成，自下而上六层的厚度分别为：60nm(二氧化硅)、90nm(五氧化二钽)、15nm(二氧化硅)、115nm(五氧化二钽)、10nm(二氧化硅)、60nm(五氧化二钽)，所述二氧化硅和五氧化二钽薄膜均采用离子束沉积设备制作。

制造本实施例所提供的太阳能电池的制造方法包括以下步骤：

S1、如图2所示，选择(100)晶面方向的衬底，并保证衬底表面清洁。然后，在衬底210上生长厚度为30nm的牺牲材料层220；之后，再生长具有薄膜太阳能电池结构的光电转换层140；

S2、如图3所示，在光电转换层140上制作介电反射层170；

S3、如图4所示，在介电反射层170和光电转换层140上制作背电极层160；

S4、如图5所示，刻蚀去除太阳能电池本体110边缘的光电转换层140和牺牲材料层220，形成台阶结构；

S5、如图6所示，在具有台阶结构的太阳能电池本体110上层压、粘接底板180；

S6、将粘接完底板180的太阳能电池本体110置入20％浓度的HF溶液之中，化学刻蚀、剥离过程将发生在牺牲材料层220所在的位置。如图7所示，随着化学反应的不断进行，牺牲材料层220将被HF溶液完全刻蚀干净。而光电转换层140、介电反射层170、背电极层160和底板180组成的薄膜器件将从衬底210上剥离下来；

S7、如图8所示，将完成化学剥离的薄膜器件按照牺牲材料层220一侧朝上、底板180朝下的方向放置，并在剥离面上方制作前电极层150；

S8、如图9所示，根据电池单元的大小，在牺牲材料层220的剥离面上进行分离刻蚀处理，形成多个电池单元；

S9、如图10所示，在牺牲材料层220的剥离面上采用LuI₃:0.04Ce³⁺闪烁晶体材料进行功能薄膜层的制作，即制作透光抗辐射层120；

S10、如图11所示，在透光抗辐射层120上制作抗反射层130；

S11、如图12所示，在底板180一侧进行连接通孔181的制作。如此便可为太阳能电池单元100的互联做好准备，并完成对太阳能电池单元100的切割。

进一步地，在步骤S1中，在衬底210上进行化学气相沉积的具体步骤为：首先将100mm×100mm见方、(100)晶面方向的衬底置入有机金属化学气相沉积(MOCVD)系统中。然后，在衬底上先后生长牺牲材料层220和光电转换层140。其中，光电转换层140通过依次生长N型接触层141a、吸收层141b、P型掺杂层142a和P型接触层142b实现制备。牺牲材料层220的生长温度为650℃，生长压强为200Torr；N型接触层141a的生长温度为750℃，生长压强为120Torr；吸收层141b的生长温度为780℃，生长压强为100Torr；P型掺杂层142a的生长温度为720℃，生长压强为80Torr；P型接触层142b的生长温度为700℃，生长压强为80Torr。

进一步地，在步骤S2中，所述在光电转换层140上制作介电反射层170的方法为喷墨印刷。

进一步地，在步骤S3中，背电极层160的制作过程具体为：采用磁控溅射设备(物理气相沉积设备)在介电反射层170和光电转换层140上依次制作粘附层、反射层、预应力层、阻挡层和导电层。

进一步地，在步骤S9中，抗辐射层的制作采用物理气相沉积(PVD)实现，具体步骤为：将制作完成前电极层150后的太阳能电池本体110放入脉冲激光沉积(PLD)系统中，使用单晶金属卤化物LuI₃:0.04Ce³⁺作为靶材，在前电极所在的太阳能电池本体110一侧生长一层0.5μm厚度的LuI₃:0.04Ce³⁺薄膜。

进一步地，在步骤S11中，连接通孔181的制作采用激光穿孔或切割的方法实现。为了提高电池单元100之间的连接效果，如图13所示，连接通孔181的一部分可形成在背电极层160中，或者贯穿背电极层160。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种太阳能电池单元100。具体地，该太阳能电池单元100自下而上依次由底板180、背电极层160、介电反射层170、光电转换层140、前电极层150、透光抗辐射层120和抗反射层130组成，并且通孔结构510贯穿了聚合物衬底，到达背电极层160内部。其中，底板180采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料；介电反射层170采用绝缘油墨制作。

进一步地，背电极层160为多层金属薄膜功能层组成的欧姆接触电极，按照从光电转换层140指向底板180的方向，依次包括：粘附层、反射层、预应力强化层、阻挡层和导电层。其中，粘附层采用40nm厚的镍薄膜；反射层采用10nm厚的铝薄膜；预应力强化层采用300nm厚的镍薄膜；阻挡层采用20nm厚的钨薄膜；导电层采用4.5μm厚的铜薄膜。

进一步地，如图2所示，牺牲材料层220由厚度为20nm的砷化铝薄膜外延构成，光电转换层140由多层砷/磷化物薄膜子层构成，按照从衬底210指向光电转换层140的方向，依次包括：N型接触层141a、吸收层141b、P型掺杂层142a和P型接触层142b组成。其中，N型接触层141a的厚度为0.15μm；吸收层141b的厚度为3.2μm；P型掺杂层142a的厚度为0.2μm；P型接触层142b的厚度为80nm。

进一步地，所N型接触层141a由N型GaAs薄膜构成，N型接触层141a中掺杂的元素为Si，且掺杂浓度为2×1019cm^-3；吸收层141b由厚度15nm的Al_0.2Ga_0.7In_0.1P薄膜子层和厚度为3185nm的GaAs薄膜子层构成，吸收层141b中各子层的掺杂元素均为Si，且掺杂浓度均为1.5×1017cm^-3。P型掺杂层142a由Al_0.25Ga_0.75As构成，P型掺杂层142a中掺杂的元素为C，掺杂浓度范围为：2×1018cm^-3至4×1019cm^-3。P型接触层142b由Ga_0.8In_0.2As构成，P型掺杂层142a中掺杂的元素为C，掺杂浓度范围为：3×1019cm^-3至1×1020cm^-3。

进一步地，前电极层150的总厚度为0.3μm，由厚度分别为20nm和250nm的铝薄膜和金薄膜两层金属薄膜组成。

进一步地，透光抗辐射层120由厚度为0.3μm的金属卤化物CaF₂:0.02Eu²⁺构成。

进一步地，抗反射层130由四组二氧化硅和五氧化二钽薄膜交替构成，自下而上八层的厚度分别为：55nm(二氧化硅)、92nm(五氧化二钽)、10nm(二氧化硅)、105nm(五氧化二钽)、8nm(二氧化硅)、52nm(五氧化二钽)、6nm(二氧化硅)、36nm(五氧化二钽)，所述二氧化硅和五氧化二钽薄膜均采用离子束沉积设备制作。

本实施例所采用的制造方法与实施例1中太阳能电池制造方法的不同之处在于：

在步骤S1中，牺牲材料层220的生长厚度为20nm；

在步骤S9中，采用CaF2:0.02Eu2+闪烁晶体材料进行透光抗辐射层120的制作。透光抗辐射层120的制作方法采用物理气相沉积，具体步骤为：将制作完成前电极层150后的太阳能电池本体110放入分子束外延(MBE)系统中，在前电极所在的太阳能电池本体110一侧外延生长一层0.5μm厚度的CaF₂:0.02Eu²⁺薄膜。

在步骤S9中，所述连接通孔181的制作采用机械穿孔或切割的方法实现。

实施例3

如图1所示，本实施例提供一种太阳能电池单元100。具体地，该太阳能电池单元100自下而上依次由底板180、背电极层160、介电反射层170、光电转换层140、前电极层150、透光抗辐射层120和抗反射层130组成，并且通孔结构510贯穿了聚合物衬底，到达背电极层160内部。其中，底板180采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料；介电反射层170采用绝缘油墨制作。

进一步地，所述背电极层160为多层金属薄膜功能层组成的欧姆接触电极，按照从光电转换层140指向底板180的方向，依次包括：粘附层、反射层、预应力强化层、阻挡层和导电层。其中，粘附层采用10nm厚的镍薄膜构成；反射层采用15nm厚的铝薄膜构成；预应力强化层采用320nm厚的镍薄膜构成；阻挡层采用25nm厚的金属W薄膜构成；导电层采用5.5μm厚的铜薄膜构成。

进一步地，如图2所示，牺牲材料层220由厚度为18nm的砷化铝薄膜外延构成，所述光电转换层140由多层砷/磷化物薄膜子层构成，按照从衬底210指向光电转换层140的方向，依次包括：N型接触层141a、吸收层141b、P型掺杂层142a和P型接触层142b组成。其中，N型接触层141a的厚度为0.11μm；吸收层141b的厚度为3.3μm；所述P型掺杂层142a的厚度为0.25μm；P型接触层142b的厚度为90nm。

进一步地，N型接触层141a由N型GaAs薄膜构成，述N型接触层141a中掺杂的元素为Si，且掺杂浓度为3×1019cm^-3；所述吸收层141b由厚度15nm的Al_0.2Ga_0.7In_0.1P薄膜子层和厚度为3285nm的GaAs薄膜子层构成，所述吸收层141b中各子层的掺杂元素均为Si，且掺杂浓度均为1.2×1017cm^-3。P型掺杂层142a由Al0.4Ga0.6As构成，P型掺杂层142a中掺杂的元素为C，掺杂浓度范围为：2×1018cm^-3至4×1019cm^-3。P型接触层142b由Ga0.95In0.05As构成，P型掺杂层142a中掺杂的元素为C，掺杂浓度范围为：2.5×1019cm^-3至1×1020cm^-3。

进一步地，所述前电极层150的总厚度为0.28μm，由厚度分别为20nm和230nm的铝薄膜和金薄膜两层金属薄膜组成。

进一步地，所述透光抗辐射层120由厚度为0.4μm的NaI构成。

进一步地，所述抗反射层130由五组二氧化硅和五氧化二钽薄膜交替构成，自下而上十层的厚度分别为：55nm(二氧化硅)、92nm(五氧化二钽)、10nm(二氧化硅)、105nm(五氧化二钽)、8nm(二氧化硅)、52nm(五氧化二钽)、6nm(二氧化硅)、36nm(五氧化二钽)、4nm(二氧化硅)、28nm(五氧化二钽)，所述二氧化硅和五氧化二钽薄膜均采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)设备制作。

本实施例所采用的制造方法与实施例1中太阳能电池制造方法的不同之处在于：

在步骤S1中，牺牲材料层220的生长厚度为18nm；牺牲材料层220的生长温度为680℃；吸收层141b的生长温度为790℃。

在步骤S2中，在光电转换层140上制作介电反射层170的方法为丝网印刷。

在步骤S9中，采用NaI闪烁晶体材料进行透光抗辐射层120的制作。透光抗辐射层120的制作采用化学气相沉积(CVD)实现，具体步骤为：将制作完成前电极层150后的太阳能电池本体110放入CVD系统中，在前电极所在的太阳能电池本体110一侧生长一层0.4μm厚度的NaI薄膜。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池单元，所述太阳能电池单元包括太阳能电池本体，其特征在于，所述太阳能电池单元还包括设置在所述太阳能电池本体的外表面的至少一部分上的透光抗辐射层，所述透光抗辐射层能够阻止入射在该透光抗辐射层上的波长小于紫外线的波长的辐射波穿过该透光抗辐射层进入所述太阳能电池本体。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述透光抗辐射层设置在所述太阳能电池本体的采光面上，且所述透光抗辐射层能够将所述辐射波转换为波长不低于紫外线的光。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述透光抗辐射层由闪烁晶体材料制成。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述闪烁晶体材料包括碱金属卤化物闪烁晶体、碱土金属卤化物闪烁晶体、稀土金属卤化物闪烁晶体、钾冰晶石型金属卤化物闪烁晶体中的任意一者。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述透光抗辐射层的厚度在5nm至5000nm之间。

6.根据权利要求2至4中任意一项所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述太阳能电池单元还包括抗反射层，所述抗反射层设置于所述透光抗辐射层远离所述太阳能电池本体的一侧。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述抗反射层包括交替设置的二氧化硅层和五氧化二钽层，且所述二氧化硅层位于所述抗反射层靠近所述透光抗辐射层的表面。

8.根据权利要求2至4中任意一项所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述太阳能电池本体包括光电转换层，所述光电转换层包括层叠设置的N型半导体部和P型半导体部，所述N型半导体部和所述P型半导体部的材料均包括砷化镓，

所述N型半导体部远离所述P型半导体部的一侧或所述P型半导体部远离所述N型半导体部的侧面形成为所述太阳能电池本体的采光面。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池单元，其特征在于，所述太阳能电池本体还包括设置在所述采光面上的前电极层，所述前电极层包括至少一个前电极，所述透光抗辐射层覆盖所述前电极层。

10.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括至少一个太阳能电池单元，其特征在于，所述太阳能电池单元为权利要求1至9中任意一项所述的太阳能电池单元。