专利名称：单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池的制作方法
技术领域：
本实用新型属于单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池技术领域。
背景技术：
单晶硅或多晶硅太阳能电池是最重要应用最广泛的太阳能电池，目前占太阳能电池市场的85%。它的最重要性能指标太阳能光电转换率，经过长期不断改进目前最高已达到18%。但是美国能源部劳伦斯伯克利实验室科学家伊莱.亚布鲁诺维契的研究表明，对于单p-n结太阳能电池来说，理论上的最大值约为33.5%。显然目前的单晶硅或多晶硅太阳能电池在提高光电转换率上仍然具有广阔的空间。从理论和工艺上讲，影响光电转换率的因素很多，包括材料、工艺、结构等，但是受到成本、制造工艺等条件限制继续提高转换率的困难程度也日益增加。目前非晶硅薄膜太阳能电池异军突起发展迅速提高，其中采用多结层叠技术及异质材料来提高转换率成为薄膜太阳能电池主要发展方向。但是薄膜太阳能电池性能不够稳定、转换效率低于单晶硅或多晶硅太阳能电池以及某些新型异质材料的价格高昂和对环境污染是其主要制约因素。
发明内容为了克服上述继续提高太阳能电池光电转换率的困难，本实用新型提供一种“单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池”。由于非晶硅材料薄而价廉，本实用新型能显著提高单晶硅或多晶硅太阳能电池的光电转换率和显著降低电池内阻提高负载能力而又不显著增加生产成本。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池，其特征是用单晶硅和非晶硅材料设置两个子电池和三个电极，其结构从上至下依次为:减反射层⑴，TCO电极⑵，单晶硅η层(3)，P-n结(4)，单晶硅p层(5)，公共电极(6)，非晶硅η层(7)，i层(8)，非晶硅P层(9)，底电极(10);或者设置两个子电池和两个电极，其结构从上至下依次为:减反射层(1)，TCO电极(2)，单晶硅η层(3)，p-n结
(4)，单晶硅P层(5)，非晶硅η层(7)，i层(8)，非晶硅P层(9)，底电极(10);还可以采取保持其上述结构不变，只将其中单晶硅材料各层全部换成相应多晶硅材料层；公共电极结构为在单晶硅或者多晶硅P层底部涂上透明导电氧化物镀膜，并引出电极；底电极的结构为在玻璃的上表面镀有银质反射层。TCO电极是一种透明导电氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜，该薄膜即作为引出电极。导电氧化物主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。本实用新型的有益效果是:应用现有成熟技术在不显著增加成本条件下能显著提高单晶硅或多晶硅太阳能电池的光电转换效率和显著改善太阳能电池的负载能力，而且性能稳定、无论制造和使用环节均无有毒有害物质产生。
图1是本实用新型第一实施例结构图。图2是本实用新型第二实施例结构图。图3是TCO电极结构图图4是底电极结构图图中1.减反射层；2.TCO电极；3.单晶硅η层；4.p-η结；5.单晶硅ρ层；6.公共电极；7.非晶硅η层；8.1层；9.非晶硅ρ层；10.底电极；11.玻璃；12.透明导电层；13.镀银层。
具体实施方式
本实用新型工作原理及具体实施方式
如下述:第一实施例参见图1所示。光线YO向下首先射入减反射层(I)，此层是一种反射系数非常小的透光保护膜，其作用是将被太阳能电池表面反射而损失的光子减少到小于5%。这样绝大部分入射光线能透过TCO电极⑵进入单晶硅η层(3)和单晶硅ρ层(5)。此时ρ-η结(4)中，η型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往η型区移动，从而形成从η型区到P型区的电流。然后在Ρ-η结中形成电势差，这就形成了电源。由于半导体不是电的良导体，电子在通过ρ-η结后在半导体中的移动电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上电极全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格(梳状电极)覆盖，以增加入射光的面积。但是，太阳能电池板上每cm长度上一般都要设置数条到数十条宽度为0.2mm梳状电极线以及宽度为0.5mm的母线这就还是减少了阳光的通过面积，降低了光电转换率。本实用新型采用了完全透明的TCO覆盖作为上电极(2)以后，这一的损失就避免了。换言之太阳能单晶硅或多晶硅电池的光电转换率因此得到了提高。其二是，由于采用了全电极覆盖缩短了电子在半导体内移动路程而显著降低了电阻。这就降低了电池的内阻，增加其带负载的能力。参阅图3，公共电极(6)是在单晶硅或多晶硅P层(5)底部涂上透明导电氧化物镀膜(12)，并引出电极。它既是上单晶硅电池的底电极又是下非晶硅电池的上电极。采用完全透明的电极，是为了在完成收集载流子任务的同时，让在通过单晶硅η层(3)和单晶硅ρ层(5)未被吸收的光子能够继续进入下面非晶硅层。由于单晶娃η层(3)和单晶娃ρ层(5)的厚度一般只有100-200 μ m,于是有许多未被单晶硅η层(3)和单晶硅ρ层(5)吸收的剩余光子将继续进入下面非晶硅η层(7)和i层(8)内。这样，在普通单晶硅或多晶硅电池中本来要被底电极吸收的剩余光子在此就可以继续激发i层(8)产生载流子而转换为电能。于是，本实用新型的总光电转换率被进一步提高了。根据计算，采用上述技术措施以后本实用新型总光电转换率将被提高大约4-5%。本实施例有三个电极其中一个是公共电极，因此在电学上上单晶硅和下非晶硅两个子电池是独立的，但在光学上两个子电池是串联的。如果将本实施例中的单晶硅材料各层全部换成相应多晶硅材料层，其工作原理与取得光电转换率的提高效果与上述相同，故不赘述。第二实施例参见图2所示。[0022]第二实施例的特点是:它只有两个电极，即TCO电极⑵和底电极(10)为电池的上、下电极；其上单晶硅、下非晶硅两个子电池在光学上和电学上都是串联的。本实施例其工作原理与光生载流子过程、取得光电转换率的提高效果与第一实施例相同，故不再赘述。同样，如果将本实施例中的单晶硅材料各层全部换成相应多晶硅材料层，其工作原理与取得效果与第一实施例亦相同。参阅图4，本实用新型在玻璃(11)的上表面镀上银质反射层(13)，是为了作为底电极的同时反射没有被吸收的残余光线使之重新进入非晶硅内部继续产生光生载流子，有利于提1 光电转 换率。
权利要求1.单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池，其特征是用单晶硅和非晶硅材料设置两个子电池和三个电极，其结构从上至下依次为:减反射层(1)，TCO电极(2)，单晶硅n层(3)，p-n结(4)，单晶硅p层(5)，公共电极(6)，非晶硅n层(7)，i层(8)，非晶硅p层(9)，底电极(10);或者设置两个子电池和两个电极，其结构从上至下依次为:减反射层(1)，TC0电极(2)，单晶硅n层(3)，p_n结(4)，单晶硅p层(5)，非晶硅n层(7)，i层(8)，非晶硅p层(9)，底电极(10)。
2.权利要求1所述单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池，其特征是还可以采取保持其结构不变，将其中单晶硅材料各层全部换成相应多晶硅材料层。
3.权利要求1所述单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池，其特征是，公共电极结构为在单晶硅或者多晶硅P层底部涂上透明导电氧化物镀膜，并引出电极。
4.权利要求1所述单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池，其特征是底电极的结构为在玻璃的上表面镀有银质反射层。
专利摘要本实用新型克服了继续提高太阳能电池光电转换率的困难，提供一种单晶硅/非晶硅复合双结全电极太阳能电池。它应用现有成熟技术，采用透明的TCO电极以及用单晶硅和非晶硅材料设置两个子电池复合结构，充分利用了光子的辐射能量。本实用新型能显著提高单晶硅或多晶硅太阳能电池的光电转换率以及显著降低电池内阻提高负载能力而又不显著增加生产成本，而且性能稳定、无论制造和使用环节均无有毒有害物质产生。
文档编号H01L31/0352GK202996851SQ20122014004
公开日2013年6月12日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者高永祥, 林长华 申请人:高永祥, 林长华