[發(fā)明專利]一種提高太陽能光伏電池轉換效率的技術

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• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號: CN102263156A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 石鄖熙
• 申請（專利權）人: 石鄖熙
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/042;H01L31/0224
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于太陽能光伏電池技術領域，涉及一種提高太陽能光伏電池轉換效率的技術，在太陽能光伏電池的前表面增加透明導電的薄膜層，并在透明導電的薄膜層上施加電壓作為太陽能光伏電池工作的輔助電壓的方法，以提高太陽能光伏電池轉換效率。特別是，該技術能有效地提高基于N型硅系列襯底制造的太陽能光伏電池的光電轉換效率。

背景技術：

太陽能光伏電池屬于太陽能利用的兩種方式中的一種，有硅太陽能光伏電池，III-V族，和硫化鎘等半導體化合物材料的太陽能光伏電池，以及有機高分子材料太陽能光伏電池等。太陽能光伏電池還可分為單晶太陽能光伏電池，多晶太陽能光伏電池，微晶或非晶薄膜太陽能光伏電池等。

在以N型單晶硅，或N型多晶硅半導體材料為襯底，制造的P-N結(P在N上)硅太陽能光伏電池中，存在一個光生載流子的“死層”區(qū)域，且太陽光短波段的光生載流子多位于這個區(qū)域。由于這類型太陽能光伏電池中“死層”區(qū)域的存在和界面復合的影響，在這個區(qū)域和其鄰近區(qū)域中的光生數(shù)載流子會復合掉，不產(chǎn)生光電流，對太陽能光伏電池的輸出電流沒有貢獻。結果是，其短波響應很差，限制了太陽能光伏電池轉換效率的提高。

采用氮化硅膜等鈍化界面缺陷的技術，降低界面的光生載流子復合速率，達到提高太陽能光伏電池的轉換效率的目的。淺結、密柵及“死層”薄特征的紫光電池，都以降低了“死層”區(qū)域的影響，提高電池的短波響應，達到提高太陽能光伏電池的轉換效率的目的。但這些技術都不能完全消除“死層”區(qū)域的存在。

選用P型半導體材料(硅)作為襯底制造的硅太陽能光伏電池，避免了在P-N結(P在N上)的太陽能光伏電池中“死層”區(qū)域的影響，提高了太陽能光伏電池的轉換效率，但界面復合的影響也仍然存在

發(fā)明內(nèi)容

本技術發(fā)明的目的，提供一種提高太陽能光伏電池轉換效率的技術方法，在太陽能光伏電池的前表面增加透明導電的薄膜層，并在透明導電的薄膜層上施加電壓作為太陽能光伏電池工作的輔助電壓，到達消除太陽能光伏電池中“死層”區(qū)域的存在，和降低光生數(shù)載流子的有效界面復合速率，提高太陽能光伏電池的輸出電流和太陽能光伏電池光電轉換效率。

本發(fā)明的技術方案如下：

在太陽光入射面，太陽能光伏電池前表面的透明絕緣介質(zhì)掩膜層上面，增加透明導電的薄膜層，覆蓋太陽能光伏電池的前表面，與太陽能光伏電池的輸出電極絕緣，不接觸。在透明導電的薄膜層上施加太陽能光伏電池工作的輔助電壓的方法。

對用N型半導體襯底制造的P-N結(P在N上)太陽能光伏電池，在電池前表面的透明絕緣介質(zhì)掩膜層上面，增加透明導電的薄膜層，其透明的導電薄膜層上施加負電壓，隨著施加的負電壓增大，位于透明絕緣介質(zhì)掩膜層與P型半導體材料交界面，P型半導體表面附近的能帶向上移動，離開禁帶的缺陷能級區(qū)域，到向上彎曲，P型半導體的界面空間電荷區(qū)由耗盡狀態(tài)(或反型狀態(tài))轉變到堆積狀態(tài)，P型半導體中的耗盡層寬度變窄至此消失，即光生數(shù)載流子的“死層”區(qū)域消失。光生數(shù)載流子的有效界面復合速率隨之下降，界面復合減少。不論是短波段太陽光在原“死層”區(qū)域中產(chǎn)生的光生數(shù)載流子，還是長波段太陽光在原“死層”區(qū)域產(chǎn)生的光生數(shù)載流子，都會被更多的收集成為光生電流，并貢獻到太陽能光伏電池的輸出光生電流中，有效地提高太陽能光伏電池的輸出光生電流和光電轉換效率。

附圖說明：

圖1.是提高太陽能光伏電池轉換效率的技術的一個示意圖。

圖2.是提高太陽能光伏電池轉換效率的技術的實施方式示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖2，Si半導體材料的P-N結(P在N上)太陽能光伏電池示意圖，具體說明本發(fā)明的實施方式。實施例僅用于示例本發(fā)明，而不應該解釋為限制本發(fā)明的范圍和實質(zhì)。

如圖2：

實施方案：11和15是太陽能光伏電池的輸出電極，12是致密和無針孔的SiO₂透明絕緣介質(zhì)掩模掩膜層，13和14是Si半導體的P-N結。在SiO₂透明絕緣介質(zhì)掩模掩膜層12上，沉積氧化銦錫(ITO)透明導電的薄膜層21，和透明導電的薄膜層的接觸電極22。該透明導電的薄膜層21和SiO₂透明絕緣介質(zhì)掩膜層12的厚度要調(diào)節(jié)，滿足抗入射太陽光反射的干涉相消的條件。該透明導電的薄膜層21與太陽能光伏電池的輸出電極11和15絕緣，不接觸。

在透明的導電薄膜層的接觸電極22上接入負電壓，將接入的負電壓增大到，P型Si半導體的表面能帶向上彎曲，P型半導體與SiO₂交界面處的空間電荷區(qū)由耗盡狀態(tài)(或反型狀態(tài))轉變到堆積狀態(tài)。太陽能光伏電池的“死層”區(qū)域消失，光生數(shù)載流子的有效界面復合速率降低，在表面的復合減少。太陽光在原“死層”區(qū)域中產(chǎn)生的大多數(shù)光生數(shù)載流子被收集，貢獻到輸出的光生電流。太陽能光伏電池輸出的光生電流增加，提高太陽能光伏電池的光電轉換效率。