本发明属微电子与新能源,主要涉及一种大幅提升n型晶体硅电池效率的非pn结面工艺结构。
背景技术:
1、开发利用太阳能是人类解决能源危机、环境危机的最主要途径。开发经济适用的绿色高效的电池工艺技术,是太阳能得以广泛利用的关键技术与环节之一。
2、目前,p型晶体硅电池的量产效率接近23%,n型晶体硅电池的小量产效率达到24%以上水平,但是效率还是不够高,只是在气候比较干燥、日照时间比较长的少数地区,比较有使用价值,在地球上绝大部分地区,离开补贴,实际使用价值与经济价值,都没有吸引力。
3、按照传统的太阳能硅电池理论,晶体硅电池量产效率达到24%水平,已经接近其理论极限,提升的潜力不大。但传统硅电池结构,只吸收短波尤其是可见光,太阳能到地面超过50%的部分变成了热红外等长波能了。我们创造的技术,是在n型硅电池的非pn结面也即电池的后端结构中,适当地加入能够高效地吸收热红外能的mim结构,在保证闭路电流与效率因子稳定的前提下,大幅提升n型晶体硅电池的开压,实现同比例提高硅电池效率的目的。
技术实现思路
1、本发明是一种高效提升n型晶体硅电池效率的非pn结面工艺结构,该工艺结构主要是在n型晶体硅电池片的无pn结面,直接在经过清洁和去氧化层去粗糙度处理的n型硅表面,连续地镀制一个或多个mim薄膜或网线结构,第一个m薄膜或网线结构层与n型硅表面之间,也可以镀超薄非晶硅钝化层,最后一层m金属层,可以作为整个电池的阴极。
2、该工艺结构中,非金属i层可以是同种或不同种绝缘体或半导体薄膜层,每个i层厚度0.01—1000nm;金属m层为不同或同种金属薄膜层或网线层,金属m层之间由i隔离并有序匹配,m层由内向外电子逸出功有序变小或导带能级依次有序提高,每个m层0.1nm—10μm,如为金属微纳米网线结构,可以用金属沉积镀膜刻饰或丝网印刷等工艺完成。
3、该工艺结构中的m金属材料可以是铁、镍、锂、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钇、铈、钛、银、铝、钨、钼、铬、锆、金、铂等任何一种无害金属或合金,但能带结构与导电属性选择要相互匹配,并与硅电池的整体结构匹配。
4、该工艺结构中的i层为金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层,可以是mgo、cuo、wo3、sio2、zno、nio、sno2、al2o3、zro2、tio2、fe2o3、ta2o5、ceo2、si3n4等等任一种无毒稳定材料,如果为miim双层绝缘薄膜结构,以电池电极为参照物,导带能级高的绝缘材料薄膜距离电池阴极更近,导带能级低的另一种绝缘材料薄膜距离电池阳极更近;如果是两层以上绝缘材料薄膜,薄膜顺序依照上述导带能级高低排列顺序关系类推。该非金属绝缘薄膜层,可以用物理或化学连续沉积镀膜工艺等完成。
5、该工艺结构的最后一层m金属层,可以作为整个电池的阴极。
6、本发明的工艺结构层,使用的都是无毒无稀缺可融入自然循环的绿色常规材料,使用制作工艺设备,都是环保的成熟的低成本的物理或化学镀膜工艺及微纳米技术,成本收益比大,这为太阳能光伏电池有实际使用价值的推广普及应用,打下基础。
1.一种高效提升n型晶体硅电池效率的非pn结面工艺结构,其特征是,该工艺结构主要是在n型晶体硅电池片的无pn结面,直接在经过清洁和去氧化层去粗糙度处理的n型硅表面,连续地镀制一个或多个mim薄膜或网线结构,第一个m薄膜或网线结构层与n型硅表面之间,也可以镀超薄非晶硅钝化层,最后一层m金属层,可以作为整个电池的阴极。
2.如权利要求1所述的一种高效提升n型晶体硅电池效率的非pn结面工艺结构,其特征在于,该结构中,非金属i层可以是同种或不同种绝缘体或半导体薄膜层,每个i层厚度0.01—1000nm;金属m层为不同或同种金属薄膜层或网线层,金属m层之间由i隔离并有序匹配,m层由内向外电子逸出功有序变小或导带能级依次有序提高,每个m层0.1nm—10μm,如为金属微纳米网线结构,可以用金属沉积镀膜刻饰或丝网印刷等工艺完成。
3.如权利要求1所述的一种高效提升n型晶体硅电池效率的非pn结面工艺结构,其特征在于,该结构中的m金属材料可以是铁、镍、锂、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钇、铈、钛、银、铝、钨、钼、铬、锆、金、铂等任何一种无害金属或合金,但能带结构与导电属性选择要相互匹配,并与硅电池的整体结构匹配。
4.如权利要求1所述的一种高效提升n型晶体硅电池效率的非pn结面工艺结构,其特征在于,该结构中的i层为金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层,可以是mgo、cuo、wo3、sio2、zno、nio、sno2、al2o3、zro2、tio2、fe2o3、ta2o5、ceo2、si3n4等等任一种无毒稳定材料,如果为miim双层绝缘薄膜结构,以电池电极为参照物,导带能级高的绝缘材料薄膜距离电池阴极更近,导带能级低的另一种绝缘材料薄膜距离电池阳极更近;如果是两层以上绝缘材料薄膜,薄膜顺序依照上述导带能级高低排列顺序关系类推,该非金属绝缘薄膜层,可以用物理或化学连续沉积镀膜工艺等完成。
5.如权利要求1所述的一种高效提升n型晶体硅电池效率的非pn结面工艺结构,其特征在于,该结构的最后一层m金属层,可以作为整个电池的阴极。