专利名称：新型复合结构高效硅薄膜光伏电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏电池的领域，更具体地，本发明涉及一种提高硅薄膜光伏电池复 合结构，提高硅基薄膜光伏电池转换效率。
背景技术：
由于人类对可再生能源的持续需求，促使人们不断致力于新型能源开发和研究。 近年来，各种类型、结构和材料的光伏电池纷纷涌现，如非晶硅和多晶硅薄膜光伏电池、碲 化镉光伏电池、砷化镓光伏电池、铜铟硒光伏电池、染料敏化纳米晶光伏电池等。
然而从转换效率和工艺上来分析，目前最实用的仍然是硅基太阳能电池。其中单 晶硅太阳能电池的光电转换效率接近25%，目前开发最快，其结构和生产工艺已经定型，其 产品也已经广泛应用于各个领域。多晶硅太阳能电池光电转换效率还不足20%，相对较低， 但价格相对低廉，在未来几十年内将有较大的发展空间。目前非晶硅薄膜太阳能电池的光 电转换效率较低达10%左右，但是基于玻璃薄膜电池的光谱响应特性，使其呈现出在低光 强下也有更好的光电转换效率，在阴雨天气和沙尘天气仍然可以继续工作，因此其单位功 率累计发电量比晶体硅大，系统造价较低。目前非晶硅制造工艺和封装技术，薄膜电池的稳 定性能高，寿命可达35年，远远高于晶体硅的平均8-10年寿命，具有非常广泛的应用前景。
如何提高硅基太阳能电池的光电转换效率，从而更充分、更合理的吸收太阳光，成 为当前广泛关注的焦点问题之一。通常情况下，到达地面的太阳能光谱(AMI. 5)其能量约 1000W/m2，波长覆盖300-2500nm。然而，仅有波长400-1100nm范围的太阳光才能够转化为 电能，在900nm之前，波长越短的太阳光对硅基太阳能电池响应越低，大量的太阳光能量因 光谱不匹配而损失掉。因此从光谱匹配的角度来提高硅基太阳能电池的光电转换效率前景 十分广阔。
为了充分利用太阳能光谱，目前多采用光伏电池多结结构，以提高光伏电池的光 电转换效率。例如，采用稳定性好、效率高的多结、叠层结构。研究发现，光伏电池的结数越 多，转化效率也就越高，但是由于技术条件的限制，实现多结光伏电池结构，工艺复杂，设备 昂贵，成本高。发明内容
本发明提出了一项名为新型复合结构高效硅薄膜光伏电池的技术方案。通过本发 明，可以最大程度地增加太阳能电池的光电转化效率。
本发明基于非晶硅薄膜太阳能电池板的基础上，利用光转换技术，将不能被 硅基太阳能电池有效吸收的太阳光中高能光(300-700nm)转换为可被其有效吸收的 (750-950nm)红外光，使更多的太阳光转变成为太阳能电池能够较好响应的光谱，进而提高 非晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率，制备出高光电转换效率、高稳定性、成本低廉的硅 薄膜光伏电池。本发明适用于单晶硅，多晶硅和非晶硅薄膜太阳能电池以及砷化镓基薄膜 太阳能电池。本发明工艺简单，成本低廉。
图1是采用本发明之方法设计的新型非晶硅薄膜太阳能电池复合结构图，该图兼 作摘要附图。图2是非晶硅薄膜太阳能电池的吸收光谱图。图3是采用本发明之方法设计 的内增透膜透过率图。图4是采用本发明之方法设计的宽波段增透膜透过率图。
具体实施例方式
1.设计新型非晶硅薄膜太阳能电池复合结构，如图1所示，利用光转换技术，将不 能被硅基太阳能电池有效吸收的太阳光中高能光(300-700nm)转换为可被其有效吸收的 (750-950nm)红外光，使膜中发光中心产生的光大部分被硅电池所吸收，从而提高非晶硅薄 膜太阳能电池的光电转换效率。非晶硅薄膜太阳能电池的吸收光谱如图2所示。
2.设计内增透膜和宽波段增透膜。由发光薄膜层中发出的光，经过硅薄膜太阳能 电池板时，其界面的反射率为25%左右，需要增加反射膜以减小界面反射，因此在硅薄膜太 阳能电池板上面设计一层内增透膜。这层增透膜增透范围为750nm-950nm，透射率可达到 95%以上，如图3所示。
3.设计宽波段增透膜，减小硅薄膜太阳能电池上表面的界面反射，在 300nm-900nm范围内透过率达到97. 5%以上，如图4所示。
权利要求
1.一种新型复合结构高效硅薄膜光伏电池结构，其特征在于，结构包括第一层为硅 薄膜光伏电池板(11)，第二层为内增透膜层(12)，第三层为发光薄膜层(13)，第四层为宽 波段增透膜层(14)。
2.根据权利要求1所述的内增透膜层(12)，其特征在于，在750nm-950nm范围内平均 透射率为95%以上。
3.根据权利要求1所述的宽波段增透膜层(14)，其特征在于，在380nm-950nm范围内 平均透过率为97%以上。
全文摘要
本发明新型复合结构高效硅薄膜光伏电池，涉及一种光电池结构。本发明提供一种新型复合结构高效硅薄膜光伏电池结构，包括第一层为硅薄膜光伏电池板(11)，第二层为内增透膜层(12)，第三层为发光薄膜层(13)，第四层为宽波段增透膜层(14)。本发明将不能被硅基太阳能电池有效吸收的太阳光中高能光(300-700nm)转换为可被其有效吸收的红外光(750-950nm)，使更多的太阳光转变成为太阳能电池能够较好响应的光谱，进而提高非晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率，进而制备出高光电转换效率、高稳定性、成本低廉的硅薄膜光伏电池。该方法易于控制，工艺简单，成本低廉。
文档编号H01L31/055GK102034887SQ20101051094
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者万春明, 刘国军, 曲轶, 李再金, 李占国, 李林, 李梅, 李特, 王丽娟, 王勇, 芦鹏, 邹永刚 申请人:长春理工大学