CN209766435U - 一种光电转换效率高的mwt太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光电转换效率高的MWT太阳能电池，属于太阳能电池技术领域，具体包括：太阳能电池片、正面电极和背面电极，所述太阳能电池片的受光面设有钝化层，所述钝化层经过粗糙化蚀刻形成凹凸型的表面，所述钝化层和太阳能电池片之间还设有聚光层，所述聚光层聚光形成光斑于太阳能电池片。本实用新型通过钝化层、抗反射层和聚光层的配合作用，钝化层使光线依近似全反射方式在太阳能电池片内扩散及传播，不同角度注入的光由抗反射层反射至聚光层，配合聚光层的的角度及形状，最后被集中照射至太阳能电池片，经其吸收并进行光电转换，产生的电流借由正面电极和背面电极导出，光线利用率高，光电转换效率强。

Description

一种光电转换效率高的MWT太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种光电转换效率高的MWT太阳能电池。

背景技术

硅基太阳能电池是目前最常见的一种太阳能电池，其原理是：在高纯度的半导体材料(硅)加入加入掺杂物使其呈现不同的性质，以形成p型半导体及n型半导体，并将p型半导体与n型半导体相接合，形成一p-n结，在p-n结上存在着一个内建电位，可驱动在此区域中的可移动载流子。当太阳光照射到一个pn结构的半导体时，光子所提供的能量会把半导体中的电子激发出来并产生电子-空穴对，被激发出来的自由电子与空穴会受到内建电位的影响，使空穴往p型半导体方向移动，而自由电子则往n型半导体方向移动，若将两电极分别连接p型与n型半导体，并连接至外部电路及负载，便会有电流通过，即可构成太阳能电池。传统的太阳能电池的正极、负极是分别位于电池片的受光面和背光面。而位于电池片正面的电极会对受光面造成遮挡，减小了受光面积，影响太阳能电池的光电转换效率。

金属过孔硅太阳能电池(Metal Wrap Through Silicon Solar Cell，MWT)解决了传统太阳能电池受光面被遮挡的问题。中国专利号CN201220316211.2公开了一种MWT太阳能电池，包括太阳能电池片，正面电极、正面电极接触点、背面电极；垂直贯穿所述太阳能电池片的多个导电通孔，所述导电通孔内设置有过孔电极，所述过孔电极连接所述正面电极和正面电极接触点，在受光面通过面积较小的正面电极实现过孔电极之间的耦合，减小对受光面的遮挡，但是太阳能电池片为平整的表面，外界光线不易被保留于太阳能电池内，会导致太阳能电池的入射光量以及后续的光吸收量少，进而降低太阳能电池的光电转换效率，且当外部光线入射角度改变，致使太阳能电池未正对入射光时，太阳能电池有可能无法接受到入射光，造成太阳能电池的光线利用率不佳；其次，能够转换的光电能有限，无法利用太阳光波长以外的光线，使得太阳能电池的光电转换效率的受到了相当程度的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光电转换效率高的MWT太阳能电池，通过钝化层、抗反射层和聚光层的配合作用，钝化层使光线依近似全反射方式在太阳能电池片内扩散及传播，不同角度注入的光由抗反射层反射至聚光层，配合聚光层的的角度及形状，最后被集中照射至太阳能电池片，经其吸收并进行光电转换，产生的电流借由正面电极和背面电极导出，光线利用率高，光电转换效率强。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

光电转换效率高的MWT太阳能电池，包括太阳能电池片，分设于所述太阳能电池片受光面和背光面的正面电极和背面电极，所述太阳能电池片的受光面设有钝化层，所述钝化层经过粗糙化蚀刻形成凹凸型的表面，所述钝化层和太阳能电池片之间还设有聚光层，所述聚光层聚光形成光斑于太阳能电池片。

进一步的，所述聚光层由菲涅尔透镜制成。

进一步的，还包含抗反射层，所述抗反射层被覆钝化层的下表面。

进一步的，所述抗反射层的厚度为10～30nm。

进一步的，所述抗反射层可由氮化硅、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锡或二氧化镁材料中的一种制成。

进一步的，所述抗反射层与钝化层之间设有光转换层，由下转换发光材料制成。

进一步的，所述光转换层的厚度为5～20nm。

进一步的，所述太阳能电池片上开设有垂直贯穿所述太阳能电池片的多个通孔，所述通孔内设有过孔电极，所述过孔电极电连接所述正面电极。

进一步的，所述太阳能电池片包括射极层和半导体基板，所述射极层位于所述半导体基板内且靠近受光面，且在半导体基板与射极层之间形成p-n结。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过钝化层、抗反射层和聚光层的配合作用，光线利用率高，光电转换效率强；钝化层使光线依近似全反射方式在太阳能电池片内扩散及传播，不同角度注入的光由抗反射层反射至聚光层，配合聚光层的的角度及形状，最后被集中照射至太阳能电池片，经其吸收并进行光电转换，产生的电流借由正面电极和背面电极导出。

2、本实用新型借由光转换层将原先无法利用的短波长的光线转换为长波长的光线，再射入太阳能电池片内，进行光电转换，以增加太阳能电池可使用的光谱范围，光线利用率大大提高，进而有效提高太阳能电池的效能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的光电转换效率高的MWT太阳能电池的结构示意图；

图中，1、太阳能电池片；11、射极层；12、半导体基板；2、正面电极；3、背面电极；4、过孔电极；5、钝化层；6、聚光层；7、支撑件；8、抗反射层；9、光转换层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，光电转换效率高的MWT太阳能电池，MWT太阳能电池为单面受光的太阳能电池，主要由受光面来接收太阳光并转换为电能，包括太阳能电池片1，分设于所述太阳能电池片1受光面和背光面的正面电极2和背面电极3，垂直贯穿所述太阳能电池片1的多个通孔，所述通孔内设有过孔电极4，所述过孔电极4电连接所述正面电极2，其中，所述导电通孔的孔径不大于所述正面电极2的最大线宽，且过孔电极4长度与太阳能电池片1的厚度相同，使得所述过孔电极4的电阻值较小；所述太阳能电池片1包括射极层11和半导体基板12，所述射极层11位于所述半导体基板12内且靠近受光面，且在半导体基板12与射极层11之间形成p-n结，当太阳能电池被入射光照射时，p-n结即产生电子-空穴对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通正面电极2和背面电极3后，在回路中下产生电流；所述半导体基板12为光电转换基板，具体为单晶硅P型半导体基板12或单晶硅N型半导体基板12，当所述半导体基板12为单晶硅P型半导体基板12时，掺杂元素为N型；当所述半导体基板12为单晶硅N型半导体基板12时，掺杂元素为P型；

所述太阳能电池片1的受光面设有钝化层5，所述钝化层5经过粗糙化蚀刻形成凹凸型的表面，入射光在这种表面经过多次反射和折射，光的有效路径增加，降低了光的反射损失，进而增强了太阳光的吸收率，提高了太阳能电池的短路电流和转换效率。其次，凹凸型的表面保证了不同角度的入射光均可被有效吸收，如在实际使用过程中，随着太阳照射高度的变化，入射光的角度也会相应变化，凹凸型的表面对入射光偏离的容忍度大，使得不论太阳位于何种照射角度时，太阳能电池片1均可接受到太阳光照射，具有较高的太阳光吸收效率；

由于钝化层5具有一定的阻抗，且会吸收光线，因此通过增设聚光层6以降低钝化层5的厚度，由此显著降低钝化层5所产生的阻抗以及光线损耗，以增加太阳能电池的光吸收量，所述聚光层6设于钝化层5和太阳能电池片1之间，且聚光形成光斑于太阳能电池片1，使太阳能电池片1吸收强度增强的光线，提升太阳能电池装置的光电转换效率及其发电效能；所述聚光层6通过围设于太阳能电池片1周缘的支撑件7固设，且与太阳能电池片1相互对应设置，所述支撑件7为透明的硅胶体。

本实施例中，所述聚光层6由菲涅尔透镜制成，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线，用以将光线集中一处，形成中心焦点，进而将照射到该聚光层6上的光线聚焦至其下方的太阳能电池片1，以增加单位面积聚焦于太阳能电池片1的光强度，使得太阳能电池片1具有较高的太阳光吸收效率，光转换效率进一步提高。

本实施例中，还包含抗反射层8，所述抗反射层8被覆钝化层5的下表面，所述抗反射层8的厚度为10～30nm；抗反射层8可进一步降低光线的反射率，增加进入太阳能电池片1的入光量，提高太阳能电池的转换效率；优选地，所述抗反射层8可由氮化硅、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锡或二氧化镁材料中的一种制成。

本实施例中，所述抗反射层8与钝化层5之间设有光转换层9，由下转换发光材料制成，所述光转换层9的厚度为5～20nm，借由光转换层9将原先无法利用的短波长的光线转换为长波长的光线，再射入太阳能电池片1内，进行光电转换，以增加太阳能电池可使用的光谱范围，有效提高太阳能电池的效能。

Claims (9)

1.一种光电转换效率高的MWT太阳能电池，包括太阳能电池片(1)，分设于所述太阳能电池片(1)受光面和背光面的正面电极(2)和背面电极(3)，其特征在于，所述太阳能电池片(1)的受光面设有钝化层(5)，所述钝化层(5)经过粗糙化蚀刻形成凹凸型的表面，所述钝化层(5)和太阳能电池片(1)之间还设有聚光层(6)，所述聚光层(6)聚光形成光斑于太阳能电池片(1)。

2.如权利要求1所述的光电转换效率高的MWT太阳能电池，其特征在于，所述聚光层(6)由菲涅尔透镜制成。

3.如权利要求1所述的光电转换效率高的MWT太阳能电池，其特征在于，还包含抗反射层(8)，所述抗反射层(8)被覆钝化层(5)的下表面。

4.如权利要求3所述的光电转换效率高的MWT太阳能电池，其特征在于，所述抗反射层(8)的厚度为10～30nm。

5.如权利要求3所述的光电转换效率高的MWT太阳能电池，其特征在于，所述抗反射层(8)可由氮化硅、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锡或二氧化镁材料中的一种制成。

6.如权利要求3所述的光电转换效率高的MWT太阳能电池，其特征在于，所述抗反射层(8)与钝化层(5)之间设有光转换层(9)，由下转换发光材料制成。

7.如权利要求6所述的光电转换效率高的MWT太阳能电池，其特征在于，所述光转换层(9)的厚度为5～20nm。

8.如权利要求1所述的光电转换效率高的MWT太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池片(1)上开设有垂直贯穿所述太阳能电池片(1)的多个通孔，所述通孔内设有过孔电极(4)，所述过孔电极(4)电连接所述正面电极(2)。

9.如权利要求1所述的光电转换效率高的MWT太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池片(1)包括射极层(11)和半导体基板(12)，所述射极层(11)位于所述半导体基板(12)内且靠近受光面，且在半导体基板(12)与射极层(11)之间形成p-n结。