新型薄膜太阳电池的制作方法

本发明涉及太阳电池，具体涉及一种薄膜太阳电池。

背景技术：

太阳电池是利用半导体的光伏效应或光化学效应将太阳光能直接转换为电能的器件，已商业化太阳电池包括晶硅太阳电池(包括晶硅和多晶硅)和薄膜太阳电池(如硅基、铜铟镓硒、碲化镉、氮化物半导体等)。经近十年发展，晶硅电池的最高光电转换效率已达到25.6％，组件的光电转换效率从十年前11％提升至现在20％左右，成本下降近十倍，但晶硅电池一般要求比较厚的高质量硅片制得，其发电成本还不能与传统能源发电匹敌；铜铟镓硒和碲化镉太阳电池的最高转换效率分别已达到21.7％与21.5％，这类电池采用高消光系数、直接带隙吸光材料，大大减少电池厚度，单结和双结砷化镓太阳电池最高转换效率分别达到28.8％与30.8％，但其制造成本高。提高太阳电池光电转换效率是推动光伏技术进步的主要目标之一，充分利用太阳光谱并有效提高太阳电池的光捕获效率是提高电池效率的有效手段之一，为此，太阳电池中引入合适的陷光结构是必不可少的。对于晶硅太阳电池和薄膜太阳电池来说，陷光结构的设计都是非常重要的，尤其是在电池薄膜化的发展趋势下，陷光结构就显得更加重要，陷光结构应用于太阳电池中，可以使光在电池吸收层内多次通过，保证入射光的充分吸收，提高吸收率，从而能在进一步减小电池物理厚度的同时，更能够有效地提高电池的光吸收效率，但传统的陷光设计均是基于光路在竖直方向上的入射与反射。另一方面，太阳电池表面分布有栅电极，尽量减小栅电极面积也是提高电池效率的有效手段之一，但传统结构只能尽量减小但不能消除栅面积对太阳光的遮挡。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一个提高光吸收效率的新型薄膜太阳电池。

本发明采用的技术方案为：一种新型薄膜太阳电池，包括表面防反层、表面反射层、pn结结构层、第一电极、第二电极、底面选择反射层，其中，pn结结构层形成周期性的金字塔结构，表面防反层为表面涂层，均匀覆盖在pn结结构层的上表面，表面反射层设置于表面防反层的凹陷处，第一电极、第二电极交替竖直植入到pn结结构层的内部，其中第一电极的植入深度大于第二电极，第一电极的顶端靠近金字塔的顶端，第二电极的顶端靠近表面反射层的底部，第一电极与第二电极的下端从底面选择反射层7底面突出，第一电极、第二电极的下端通过叉指电极的方式引出得到阴极电极和阳极电极。

优选的，所述表面防反层采用光增透材料制成。

优选的，所述表面防反层采用二氧化硅或者氟化镁制成。

优选的，所述表面反射层采用镜面反射材料制成，表面反射层其横截面为三角形，顶点低于表面防反层的最高处，顶角小于30度，用于将光线反射至表面防反层上。

优选的，所述pn结结构层由第一材料层、第二材料层交替周期排列而成，第一材料层、第二材料层共同组成金字塔结构，金字塔结构的顶角小于等于90度。

优选的，所述底面选择反射层采用金属银、铝或sin/铝。

本发明装置中，表面入射的太阳光大部分被直接吸收，另一部分经表面反射层反射后被金字塔顶部吸收，使得表面陷光效率接近100％，底面选择反射层既可以反射材料层能够吸收的短波长太阳光，还可以透射长波长太阳光或部分可见光，既可以降低整个电池结构的温度，还可以作为汽车房屋等户外物体窗户或外墙上的贴膜使用,具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明的新型薄膜太阳电池的侧视图。

图2为本发明的新型薄膜太阳电池的叉指电极结构示意图。

下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明。

具体实施方式

实施例1

一种新型薄膜太阳电池，包括表面防反层1、表面反射层2、第一材料层3、第二材料层4、第一电极5、第二电极6、底面选择反射层7，其中，第一材料层3、第二材料层4呈交替的周期排列，第一材料层3为p型si、第二材料层4为n型si，两者共同组成金字塔结构，其顶角等于90度，表面防反层1为表面涂层，采用二氧化硅制成，均匀覆盖在第一材料层3和第二材料层4的上表面，表面反射层2设置于表面防反层1的凹陷处，表面反射层2采用镜面反射材料制成，表面反射层其横截面为三角形，顶点低于表面防反层的最高处，顶角等于30度，用于将光线反射至表面防反层1上，第一电极5、第二电极6交替竖直植入到第一材料层3、第二材料层4的内部，其中第一电极5的植入深度大于第二电极6，第一电极5的顶端靠近第一材料层3、第二材料层4共同组成的金字塔的顶端，第二电极6的顶端靠近表面反射层的底部，第一电极5与第二电极6的下端从底面选择反射层7底面突出，第一电极、第二电极的下端通过叉指电极的方式引出得到阴极电极和阳极电极。底面选择反射层采用金属银制成，第一材料层3、第二材料层4左右周期排列宽度为320nm；整个太阳电池结构厚度为100um。

实施例2

本新型薄膜太阳电池与实施例1的结构基本一致，区别在于金字塔结构顶角为70度，表面反射层顶角为20度，第一材料层3、第二材料层4左右周期排列宽度为100nm；底面选择反射层采用金属铝制成，整个太阳电池结构厚度为50nm。

实施例3

本新型薄膜太阳电池与实施例1的结构基本一致，区别在于金字塔结构顶角为60度，表面反射层顶角为10度，第一材料层3、第二材料层4左右周期排列宽度为1000um；整个太阳电池结构厚度为500um。

还可以在第一材料层3、第二材料层4中插入其他结构以形成pn结结构层，例如插入i型si层。底面选择反射层也可以选用sin/铝。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种新型薄膜太阳电池，包括表面防反层、表面反射层、PN结结构层、第一电极、第二电极、底面选择反射层，其中，PN结结构层形成周期性的金字塔结构，表面防反层为表面涂层，均匀覆盖在PN结结构层的上表面，表面反射层设置于表面防反层的凹陷处，第一电极、第二电极交替竖直植入到PN结结构层的内部，第一电极与第二电极的下端从底面选择反射层7底面突出。本发明装置中，表面入射的太阳光大部分被直接吸收，另一部分经表面反射层反射后被金字塔顶部吸收，底面选择反射层可以反射材料层能够吸收的短波长太阳光，既可以降低整个电池结构的温度，还可以作为汽车房屋等户外物体窗户或外墙上的贴膜使用,具有广泛的应用前景。

技术研发人员：谢自力;陈敦军;张开骁
受保护的技术使用者：南京南大光电工程研究院有限公司
技术研发日：2017.06.22
技术公布日：2017.09.08