[發明專利]串迭型太陽能電池

無效

• 申請號: 201110208006.4
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102891188A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 畢建中;楊英哲
• 申請（專利權）人: 聯相光電股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0232;H01L31/06
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉燦強;郭鴻禧

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池，特別是涉及一種串迭型的太陽能電池。

背景技術

20世紀70年代，由美國貝爾實驗室首先研制出的硅太陽能電池逐步發展起來。隨著太陽電池的發展，如今太陽能電池有多種類型，典型的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、化合物太陽能電池、串迭型太陽能電池與染料敏化太陽能電池等。由于材料特性上的限制，對于結晶硅太陽電池的效率，幾乎已經達到最佳的水平，要再進一步提升的空間有限。目前比較具有成長潛力的為多接面的串迭型太陽電池(Tandem?Solar?Cell)。

串迭型太陽能電池屬于一種運用新穎元件結構的太陽能電池。把兩個或兩個以上的電池堆疊起來，將能夠吸收較高能量光譜的電池放在上層，吸收較低能量光譜的電池放在下層，通過不同材料的電池，將光子的能量層層吸收。亦即，通過設計多層不同能隙的太陽能電池來達到吸收效率最佳化的結構設計。

然而串迭型太陽能電池仍有以下缺點待改善：

1.當入射光進入串迭型太陽能電池后，各層太陽能電池組件的光吸收效果會遞減，使得整體串迭型太陽能電池無法發揮更大的能量轉換效率。

2.由于上下層太陽能電池組件的吸光差，造成上下層太陽能電池的光電流產生電流不匹配(current?mismatch)的問題，導致整體串迭型太陽能電池輸出的短路電流降低。

發明內容

為了解決上述先前技術不盡理想之處，本發明提供了一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、功能性光學介質層、第二電池層與背電極層，其中，第一電池層的材料由非晶硅(Amorphous?silicon)或者是非晶硅鍺(Amorphous?silicon-germanium)材料所組成。第二電池層的材料由單晶硅、單晶鍺、多晶硅、多晶鍺、微晶硅、微晶鍺、多晶硅鍺、微晶硅鍺或者硅鍺合金所組成。借此，當入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、功能性光學介質層以及第二電池層，而入射光自背電極層一次反射后借由功能性光學介質層而減少再度進入第一電池層的能量。

因此，本發明的主要目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學介質層朝向第一電池層的一面設置抗反射薄膜，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉換效率。

此外，本發明的次要目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學介質層至少具有第一介質層及第二介質層，而第一介質層設置于功能性光學介質層朝向背電極層的一面且具有第一折射系數(refractive?index)，而第二介質層設置于功能性光學介質層朝向前電極層的一面且具有第二折射系數，第一折射系數大于第二折射系數。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉換效率。

此外，本發明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學介質層具有梯度折射系數(gradient?refractive?index)，且此梯度折射系數的數值自朝向背電極層的一面至朝向前電極層的一面遞減。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉換效率。

本發明再提供一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學介質層、第三電池層與背電極層。其中，第一電池層與第二電池層的材料由非晶硅(Amorphous?silicon)或是非晶硅鍺(Amorphous?silicon-germanium)材料所組成。第三電池層的材料由單晶硅、單晶鍺、多晶硅、多晶鍺、微晶硅、微晶鍺、多晶硅鍺、微晶硅鍺或者硅鍺合金所組成。借此，當入射光由透明基板入射后，依序進入前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學介質層以及第三電池層，而入射光自背電極層一次反射后借由此功能性光學介質層而減少再度進入第二電池層的能量。