CN209434193U - 光伏电池芯片 - Google Patents

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黄亮
谭军毅
任星星
吴根辉
段文芳
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Abstract

本申请实用新型公开一种光伏电池芯片，所述光伏电池芯片包括基体、半导体层、第一电极层，和透光的第二电极层，所述第一电极层和第二电极层位于所述半导体层的相对两侧，所述第二电极层远离所述半导体层的表面附有至少一增透膜组合层；所述增透膜组合层包括形成在所述第二电极层表面的第一增透膜层和形成在所述第一增透膜层表面的第二增透膜层，所述第一增透膜层的折射率小于所述第二增透膜层的折射率，且所述第一增透膜层的折射率小于所述第二电极层的折射率。本实用新型提供的光伏电池芯片含有的增透膜组合层能很好的覆盖保护住第二电极层的表面，有效提高光的增透效果，极大的提高光伏电池芯片的光电转换效率和使用寿命。

Description

光伏电池芯片
技术领域
本实用新型申请涉及光伏太阳能技术领域，具体涉及一种光伏电池芯片。
背景技术
目前现有的太阳能电池主要包括硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池。太阳能电池是指接收太阳光的辐射，吸收太阳能并将太阳能直接转换为电能的装置，包括多个由P型半导体材料和N型半导体材料形成的PN结。在光的照射下，在PN结界面处将会出现电子和空穴的浓度差，N型半导体的空穴往P区移动，P区中的电子往N区移动，从而形成从N区到P区的电流，然后在PN结中形成电势差，如果有外电路连接负载，就形成了由P到N极的电流，这就是太阳能电池的基本工作原理。
现有光伏电池芯片中，ZnO膜层直接裸露于空气中，容易与空气中的水氧基发生反应，从而使得光伏电池芯片的特性发生改变，严重影响电池芯片的使用寿命。另外，现有光伏电池生产加工有刻划工序，该刻划工序将会直接导致部分被刻划的膜层裸露在空气中，从而容易导致这些膜层发生氧化，影响电池的使用寿命；另外现有结构的光伏电池芯片的增透功能较差，光电转换效率较低。
实用新型内容
本申请实用新型提供一种光伏电池芯片，以解决现有技术的光伏电池芯片部分膜层直接裸露在空气中导致电池芯片的特性发生改变，而严重影响光伏电池芯片使用寿命以及光电转换效率低下的问题。
本申请实用新型提供一种光伏电池芯片，包括基体、半导体层、位于所述基体和所述半导体层之间的第一电极层，和透光的第二电极层，所述第一电极层和第二电极层位于所述半导体层的相对两侧，所述第二电极层远离所述半导体层的表面附有至少一增透膜组合层；所述增透膜组合层包括形成在所述第二电极层表面的第一增透膜层和形成在所述第一增透膜层表面的第二增透膜层，所述第一增透膜层的折射率小于所述第二增透膜层的折射率，且所述第一增透膜层的折射率小于所述第二电极层的折射率。
可选的，所述光伏电池芯片具有多个贯通所述第二电极层和所述半导体层的P3刻划槽，每个P3刻划槽的一端由所述第一电极层封闭，每个P3刻划槽由所述第一增透膜层填充。
可选的，所述光伏电池芯片具有多个贯通所述半导体层的P2刻划槽，每个P2刻划槽与所述P3刻划槽错开，且一端由所述第一电极层封闭，每个P2刻划槽由所述第二电极层填充。
可选的，所述光伏电池芯片具有多个贯通所述第一电极层的P1刻划槽，每个P1刻划槽的一端由所述半导体层封闭，另一端由所述基体封闭。
可选的，所述第一增透膜层材质选自SiO2和MgF2中的一种或者两种。
可选的，所述第一增透膜层的厚度范围为300-450nm。
可选的，所述第二增透膜层的材质选自Si3N4、HfO2、TiO2、Cr2O3、Nb2O5中的一种或几种。
可选的，所述第二增透膜层的厚度范围为30-150nm。
可选的，所述第二电极层材质选自ZnO、ITO、AZO、IZO、SnO2中的一种或几种。
可选的，所述第二电极层的厚度范围为
与现有技术相比，本实用新型提供的光伏电池芯片，通过在第二电极层表面形成至少一层增透膜组件，从而能很好的覆盖保护住第二电极层的表面，避免直接裸露于外的膜层与空气中的水氧基发生反应，使得光伏电池芯片的特性发生改变，而影响光伏电池芯片使用寿命的问题；本实用新型提供的光伏电池芯片含有的增透膜组合层能有效提高光的增透效果，极大的提高了光伏电池芯片的光电转换效率。
附图说明
图1是本实用新型一实施例提供的一种光伏电池芯片的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例提供的一种光伏电池芯片的增透光路示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，本实用新型一实施例提供的一种光伏电池芯片，包括基体1，第一电极层2，半导体层(P型半导体层3，和N型半导体层4)，透光的第二电极层5，和至少一层增透膜组合层6。其中，按从靠近基体1到远离基体1的方向，所述第一电极层2，P型半导体层3，N型半导体层4，第二电极层5和所述增透膜组合层6依次叠层，且所述第一电极层2位于所述基体1的一表面。
所述第一电极层2设有多条P1刻划槽21，由此具有多个第一电极。P型半导体层3遮盖该多条P1刻划槽21，即每条P1刻划槽的两端分别由基体1和P型半导体层3封闭。P型半导体层3和N型半导体层4具有多条贯穿该两半导体层且对准各第一电极的P2刻划槽31，每个P2刻划槽31的一端由第一电极层2封闭，每个P2刻划槽31内由第二电极层5的材料填充，由此实现第二电极层5与第一电极层2之间的电导通。所述太阳能电池芯片还设有多个贯通第二电极层5，P型半导体层3和N型半导体层4的P3刻划槽51。每个P3刻划槽51对准一个第一电极，且与P2刻划槽31错开。
所述基体为玻璃或者钢片、铝片等金属基体。所述第一电极层2可为金属Mo层。所述P型半导体层3为CIGS(铜铟镓硒)层，所述N型半导体层4为CdS(硫化镉)层，所述第二电极层5为透光金属氧化物膜层。所述透光金属氧化物膜层可为ZnO(氧化锌)、ITO(氧化铟锡)、AZO(偶氮化合物)、IZO(氧化铟锌)、SnO2(氧化锡)膜层中的一种或几种。所述增透膜组合层6包括附在第二电极层5表面的第一增透膜层61，和附在第一增透膜层61表面的第二增透膜层62，所述第二增透膜层62和所述基体1分别为所述太阳能电池芯片的最外侧的两层。其中，所述第一增透膜层61的折射率低于所述第二增透膜层62的折射率，且小于所述第二电极层5的折射率。作为举例，第一增透膜层61的折射率可以低于1.5，第二增透膜62的折射率可以高于1.7。第一增透膜层61覆盖所述第二电极层5，且第一增透膜层61填充P3刻划槽，由此防止第二电极层5被氧化。在电池芯片的制作过程中，刻划槽P1、P2、P3分别用于区分子电池的串联或并联关系。
所述第一增透膜层61可为SiO2或MgF2(氟化镁)膜层中的一种或者两种，膜层的厚度在300-450nm。
所述第二增透膜层62可为Si3N4、HfO2、TiO2、Cr2O3、Nb2O5膜层中的一种或几种，膜层的厚度在30-150nm。
本实施例中，所述第一增透膜层61为SiO2膜层，所述第二增透膜层62为Si3N4膜层。Si3N4膜层具有良好的介电特性(介电常数低、损耗低)、高绝缘性和高致密性，可以很好地隔离空气中的水、氧成分，防止空气中水、氧与电池芯片中的第二电极层5，P型半导体层3和N型半导体层4接触，从而延长电池芯片的使用寿命。
在本实用新型另一实施例中，所述电池芯片包括两层所述增透膜组合层6，即在所述第二电极层5表面自下而上依次镀附有第一增透膜层61、折射率高于第一增透膜层的第二增透膜层62，第一增透膜层61，和折射率高于第一增透膜层的第二增透膜层62。
在本实用新型的其他实施例中，P型半导体层3，N型半导体层4，第一电极层2，第二电极层5，第一增透膜层61和第二增透膜层62等的材质可为本领域常见的其他材质。只要满足第一增透膜层61的折射率低于第二增透膜层62的折射率，且小于所述第二电极层5的折射率即可。
本实施例通过在第二电极层5上镀附增透膜组合层6，能很好的覆盖住第二电极层5表面和在刻划工艺中裸露在P3刻划槽处的各膜层，避免了第二电极层5、P型半导体层3和N型半导体层4的部分膜层直接裸露于外，而与空气中的水氧基发生反应，进而引起这些膜层氧化破坏，使光伏电池芯片的特性发生改变，从而影响光伏电池芯片使用寿命。
请参阅图2，其为本实用新型一实施例的增透光路示意图。在本实施例的太阳能电池芯片中，第二电极层5，第一增透膜层61和第二增透膜层62的折射率，沿由靠近基体朝远离基体的方向，先减小再增大，并且合理设计每个膜层的厚度，尽量满足使反射光线的光程差为δ＝nd＝λ/4，故相位差为kπ(k为大于1的整数，或等于1)，由于相邻两束光线到达同一反射界面时正好是波峰与波谷叠加，此时则该波长的反射光最弱，入射光在经过干涉相消之后，反射光为0，入射光就几乎全部被透射进去。这样可以使入射光线⑦最大。因此，经过以上分析，所述电池芯片的反射光必然是由②、③、④等部分的光叠加而成，由光的波动性，依据菲涅尔原理，合理设置第二增透膜层Si3N4厚度d1、第一增透膜层SiO2厚度d2和第二电极层5(透光金属氧化物膜层)的厚度，使他们之间的相差满足kπ(k为大于1的整数，或等于1)的相位差，这样就会使各反射光线的“波峰”和“波谷”叠加，从而减弱反射光的反射，达到了提高光增透的效果，使得光伏电池芯片的光电转换效率得到了极大的提升。
在本实用新型其他实施例中，还可在增透膜组合层6表面再形成至少一层所述增透膜组合层。本实施例所述方法通过在第二电极层5上镀附至少一层增透膜组合层6，光线从外部射入时依次经过高折射率的第二增透膜层Si3N4、低折射率的第一增透膜层SiO2和高折射率的透光金属氧化物膜层ZnO，从而形成高-低-高折射率搭配的膜层，依据菲涅尔原理，通过合理设置每个膜层的厚度，从而实现增加光的透射率，提高整个光伏电池芯片的光电转化效率。
本实用新型实施例提供的光伏电池芯片不但膜层之间相当牢固，光伏电池芯片的使用寿命也会得到极大的延长，光伏电池芯片的光电转化效率也有极大的提高。
本申请实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种光伏电池芯片，包括基体、半导体层、位于所述基体和所述半导体层之间的第一电极层，和透光的第二电极层，所述第一电极层和第二电极层位于所述半导体层的相对两侧，其特征在于，所述第二电极层远离所述半导体层的表面附有至少一增透膜组合层；所述增透膜组合层包括形成在所述第二电极层表面的第一增透膜层和形成在所述第一增透膜层表面的第二增透膜层，所述第一增透膜层的折射率小于所述第二增透膜层的折射率，且所述第一增透膜层的折射率小于所述第二电极层的折射率。
2.根据权利要求1所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述光伏电池芯片具有多个贯通所述第二电极层和所述半导体层的P3刻划槽，每个P3刻划槽的一端由所述第一电极层封闭，每个P3刻划槽由所述第一增透膜层填充。
3.根据权利要求2所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述光伏电池芯片具有多个贯通所述半导体层的P2刻划槽，每个P2刻划槽与所述P3刻划槽错开，且一端由所述第一电极层封闭，每个P2刻划槽由所述第二电极层填充。
4.根据权利要求1所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述光伏电池芯片具有多个贯通所述第一电极层的P1刻划槽，每个P1刻划槽的一端由所述半导体层封闭，另一端由所述基体封闭。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述第一增透膜层材质选自SiO2和MgF2中的一种或者两种。
6.根据权利要求5所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述第一增透膜层的厚度范围为300-450nm。
7.根据权利要求1-4任一项所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述第二增透膜层的材质选自Si3N4、HfO2、TiO2、Cr2O3、Nb2O5中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述第二增透膜层的厚度范围为30-150nm。
9.根据权利要求1-4任一项所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述第二电极层材质选自ZnO、ITO、AZO、IZO、SnO2中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的光伏电池芯片，其特征在于，所述第二电极层的厚度范围为
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