专利名称：串联式背电极光电转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电转换制品制造领域，涉及一种光电转换装置，特别涉及一种 串联式背电极光电转换装置。
背景技术：
太阳能作为一种清洁的、没有任何污染的绿色能源，以及太阳能发电做为动力供应主要 来源之一的可能性，已日益引起人们关注。然而，由于技术问题，迄今商业化的光伏发电装置/太阳能电池的价格太高、光电转换效 率过低。在城市电力系统中，高昂的一次性投资成本无疑更为光伏发电装置/太阳能电池产品 推广增加了难度，大规模开发和利用光伏太阳能发电，提高电池的光电转换效率和降低生产 成本成为核心所在。因此，提高效率，降低成本，扩大规模成为现今开发、生产光伏发电装 置/太阳能电池的主题。中国专利公开说明书CN200510003971. 2公开了一种光电转换装置，该装置使用电阻率和 透过率之间关系的透明电极或者透明导电膜来实现光电转换率。在透明绝缘性基板上至少依 次层积有第一透明电极，由p型硅层、i型硅层以及n型硅层构成的pin结构或者nip结 构的微结晶硅层，第二透明电极以及背侧电极，其中，所述第一透明电极以及所述第二透明 电极的至少某一项是添加Ga的ZnO层，所述Ga的含量相对于Zn为小于或等于13原子。但 其制造成本较高。中国专利公开说明书CN200480004033. 8提供了一种薄膜光电转换装置，特别是提供一种 集成化薄膜光电转换装置，它在包含结晶硅光电转换单元的薄膜光电转换装置中，通过不使 开放端电压和填充因数变小来改善光电转换效率。该薄膜光电转换装置，是在透明基板一侧 的主面上至少把透明电极膜、结晶硅光电转换单元和背面电极膜顺序形成的薄膜光电转换装 置，形成所述结晶硅光电转换单元后，在其表面的一部分上具有白浊变色区域。所述白浊变 色区域最好是小于或等于光电转换区域面积的5%。而且最好是制成集成化薄膜光电转换装 置。然而，该装置之主要缺点是光电转化率不高。中国专利公开说明书CN03120662. X公开了一种光电转换装置及其制造方法，涉及一种可 以提高晶体硅类半导体和非晶体硅类半导体的界面特性，改善结合特性的光电转换装置。这种光电转换装置具有一种导电型的导入有杂质的晶体类半导体，形成在所述导电型晶体类半 导体上的、基本上为真正的非晶体类半导体薄膜，以及形成在这种基本上为真正的非晶体类 半导体薄膜上的、同种导电型的导入有杂质或其他种导电型杂质的非晶体类半导体薄膜，而 且在由所述晶体类半导体和基本上为真正的非晶体类半导体薄膜形成的界面处，还使减少所 述基本上为真正的非晶体类半导体薄膜的平均配位数目用的原子浓度比主体中的浓度高。但 其制造方法复杂，生产成本较高。发明内容本实用新型的目的是提供一种简单、低成本、高光电转化率的光电转换装置，以克服现 有光电转换装置存在的缺陷。本实用新型的一个显著特点是本实用新型涉及的光电转换装置的表面层表面和/或底 面既可为非平坦结构形状，既凹凸形状结构，也可为平面结构形状，光电转换装置的表面层 上无电极，光电转换装置的集电栅和/或电极叠排在该装置的表面层以下，以致该装置能最大 范围地吸收光量，可大幅度地提高其光电转换效率。本实用新型的另一个显著特点是本实用新型涉及的光电转换装置由多个具有不同能带 隙的光吸收区串联式组成，以致该装置能吸收各种不同波长的太阳光/能，可大幅度地提高其 光电转换效率。本实用新型的综合特点是本实用新型涉及的光电转换装置具有很高的光吸收能力，很 高的光电转换效率，且具有无镉无毒等优点。本实用新型所涉及的串联式背电极光电转换装置的表面层表面和/或底面为平面或 非平坦结构形状，装置表面层表面或覆有减反射膜层。该装置表面层上无电极、表面层下至少设有缓冲层，含至少一个P-N结的、能带隙隙大于等于1.42eV的光吸收上区，含至少一 个P电极和/或集电栅、至少一个N电极和/或集电栅以及透明绝缘隔层的电隔区，含至少一 个P-N结的、能带隙隙大于等于0.67eV的光吸收下区，过渡层，P或N型区的集电栅和/或 电极。P-N结与P-N结之间还可采用透明材料，如透明高分子材料、ITO、 ZnO、 ZnS、 Sn02、 非晶硅等隔离。本实用新型所涉及的光电转换装置的减反射膜层的厚度为10 200纳米。装置的缓 冲层是单层或由同一种或不同材料的多层膜组成；其厚度为10 300纳米，基材包括Sn02、Al、氧化锌、硫化锌中的一种或多种。装置的光吸收上区或光吸收下区的厚度为10纳米 20微米，P型区或N型区的宽度为10纳米 100毫米；其基材包括钠、钙、锆、锌、锗、铜、 硒、硫、第IIIA族、第VA族元素中的一种和/或多种元素组成的化合物/掺混物。本实用新型所涉及的光电转换装置的电隔区厚度为10纳米 20微米其中，P电极 或N电极材料选自SrA、氧化锌、氧化锡、Ni、 Al、铜中的一种或多种，透明绝缘隔层选自 透明高分子材料、ITO、 ZnO、 ZnS、 SrA、非晶硅、玻璃或它们的掺混物中的一种或多种。 所述的过渡层是单层或由同一种或不同材料的多层膜组成；其厚度为7 300纳米，较佳为 10 200纳米，基材包括Sn02、 Al、氧化锌、硫化锌中的一种或多种。所述的P或N型区的 集电栅或电极的厚度小于等于P型区或N型区的宽度；其材料选自Ni， Al，铜，银中的一种 或多种。本实用新型所涉及的光电转换装置的表面层的基材包括透明高分子材料、ITO、 ZnO、 ZnS、 Sn02、非晶硅、玻璃或它们的掺混物中的一种或多种；其厚度为0. 1微米 10毫米， 较佳为0. 05微米 5毫米。按照本实用新型，所涉及的光电转换装置的电隔区和光吸收下区之间可进而包括至 少一个含至少一个P-N结的、能带隙小于1.42eV但大于0.67eV的光吸收区，至少一个含至 少一个p电极、至少一个N电极和透明绝缘隔层的电隔区。在电隔区和光吸收下区之间设有 多于两个光吸收区的情况下，上面的光吸收区的能带隙须大于下面的光吸收区的能带隙。
图l是本实用新型所涉及的具有凹凸形状结构表面和两个光吸收区的串联式背电极 光电转换装置示意图。图2是本实用新型所涉及的具有凹凸形状结构表面和三个光吸收区的串联式背电极 光电转换装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1和图2所示，本实用新型实施例包括光电转换装置的表面层(1)，缓冲 层(2)，含P-N结的光吸收上区(3)， P电极/集电栅(4)， N电极/集电栅(5)，透明绝缘隔层(6， 7a)，电隔区(7)，电隔区和光吸收下区之间光吸收区(7b)，光吸收下区(8)，过渡 层(9)， P型区的集电栅/电极(10)， N型区的集电栅/电极(11)，减反射膜层(12)， P型 区(P), N型区(N)， P型区的宽度(b)， N型区的宽度(c)。
实施例1
本实用新型实施例l(参照图1):如图1所示的实施例的光电转换装置的表面 层(1)的表面具有凹凸形状结构，该光电转换装置由表面层(1),缓冲层(2)，含P-N结的 光吸收上区(3)， P电极/集电栅(4)， N电极/集电栅(5)，透明绝缘隔层(6)，电隔区(7)， 光吸收下区(8)，过渡层(9)， P型区的集电栅/电极(10)， N型区的集电栅/电极(11)，减 反射膜层(12)组成。光吸收上区(3)和光吸收下区(8)含P型区(P)和N型区(N)。
太阳光(未图示)从光电转换装置的减反射膜层(12)的表面射入，依次穿过光电转换 装置的表面层(1)，缓冲层(2)，进入含P-N结的光吸收上区(3)，穿过光吸收上区(3)和 电隔区(7)的太阳光进入含P-N结的光吸收下区(8)，被过渡层(9)反射重返入含P-N结 的光吸收下区(8),在电隔区(7)的P电极/集电栅(4)和N电极/集电栅(5)以及光吸收 下区(8) P型区的集电栅/电极(7)和N型区的集电栅/电极(5)协同作用下，光电转换装 置得以产生电能。 '
实施例2
本实用新型实施例2(参照图2):如图2所示的实施例的光电转换装置的表面 层(1)的表面具有凹凸形状结构，该光电转换装置由表面层(1)，缓冲层(2)，含P-N结的 光吸收上区(3)， P电极/集电栅(4)， N电极/集电栅(5),透明绝缘隔层(6， 7a)，电隔区 (7)，电隔区和光吸收下区之间光吸收区(7b)，光吸收下区(8)，过渡层(9)， P型区的集 电栅/电极(10)， N型区的集电栅/电极(11)，减反射膜层(12)组成。光吸收上区(3)和 光吸收下区(8)含P型区(P)和N型区(N)。
太阳光(未图示)从光电转换装置的减反射膜层(12)的表面射入，依次穿过光电转换 装置的表面层(1)，缓冲层(2)，进入含P-N结的光吸收上区(3)，穿过光吸收上区(3)、 电隔区(7)和透明绝缘隔层(7a)的太阳光依次进入电隔区(7)和光吸收下区(8)之间的 光吸收区(7b)和含P-N结的光吸收下区(8)，穿过光吸收下区(8)的太阳光被过渡层(9)反射重返入含P-N结的光吸收下区(8)。在电隔区(7)的P电极/集电栅(4)和N电极/集 电栅(5)以及光吸收下区(8)下的P型区的集电栅/电极(10)和N型区的集电栅/电极(11) 协同作用下，光电转换装置得以产生电能。其间，电隔区(7)的P电极/集电栅(4)和N电 极/集电栅(5)同时采集光吸收上区(3)和电隔区和光吸收下区之间的光吸收区(7b)的电 子电流。
权利要求1、一种串联式背电极光电转换装置，该装置表面层表面和/或底面为平面或非平坦结构形状，装置表面层表面或覆有减反射膜层，其特征在于该装置表面层上无电极、表面层下至少设有缓冲层，含至少一个P-N结的、能带隙大于等于1.42eV的光吸收上区，含至少一个P电极和/或集电栅、至少一个N电极和/或集电栅以及透明绝缘隔层的电隔区，含至少一个P-N结的、能带隙大于等于0.67eV的光吸收下区，过渡层，P或N型区的集电栅和/或电极。
上无电极、表面层下至少设有:缓冲层，含至少一个P-N结的、能带隙大于等于1.42eV的光吸收上区，含至 少一个P电极和/或集电栅、至少一个N电极和/或集电栅以及透明绝缘隔层的电隔区，含至 少一个P-N结的、能带隙大于等于0.67eV的光吸收下区，过渡层，P或N型区的集电栅和/ 或电极。
2、 根据权利要求1所述的串联式背电极光电转换装置，其特征在于所述的减反 射膜层的厚度为10 200纳米。
3、 根据权利要求1所述的串联式背电极光电转换装置，其特征在于所述的缓冲 层是单层或多层膜；其厚度为10 300纳米。
4、 根据权利要求1所述的串联式背电极光电转换装置，其特征在于所述的光吸 收上区或光吸收下区的厚度为10纳米 20微米，P型区或N型区的宽度为10纳米 100毫 米。
5、 根据权利要求1所述的串联式背电极光电转换装置，其特征在于所述的电隔 区厚度为10纳米 20微米。
6、 根据权利要求1所述的串联式背电极光电转换装置，其特征在于所述的过渡 层是单层或多层膜；其厚度为10 200纳米。
7、 根据权利要求1所述的串联式背电极光电转换装置，其特征在于；所述的P 或N型区的集电栅或电极的厚度小于等于P型区或N型区的宽度。
8、 根据权利要求1所述的串联式背电极光电转换装置，其特征在于所述的表面 层的厚度为0. 05微米 5毫米。
9、 根据权利要求1或4所述的串联式背电极光电转换装置，其特征在于所述的 电隔区和光吸收下区之间进而包括至少一个含至少一个P-N结的、能带隙小于1. 42eV但大于 0.67eV的光吸收区，至少一个含至少一个P电极、至少一个N电极和/或透明绝缘隔层的电 隔区。
专利摘要本实用新型涉及一种串联式背电极光电转换装置，该装置表面层上无电极、表面层下至少设有缓冲层，含至少一个P-N结的、能带隙大于等于1.42eV的光吸收上区，含至少一个P电极和/或集电栅、至少一个N电极和/或集电栅以及透明绝缘隔层的电隔区，含至少一个P-N结的、能带隙大于等于0.67eV的光吸收下区，过渡层，P或N型区的集电栅和/或电极。
文档编号H01L31/06GK201138663SQ20072009819
公开日2008年10月22日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者刘文韬, 刘津平, 霞 高 申请人:霞 高