[發(fā)明專利]高效率非晶硅與銅銦鎵硒疊構(gòu)太陽電池技術(shù)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110282329.8
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN103022020A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭佳仁;劉幼海;劉吉人
• 申請（專利權(quán)）人: 吉富新能源科技(上海)有限公司
• 主分類號: H01L25/04
• 分類號: H01L25/04;H01L31/048
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種可結(jié)合非晶硅(a-Si)與銅銦鎵硒(CIGS)的太陽電池新穎技術(shù)，藉由兩者所負責(zé)的工作光譜不同，可充分的利用入射的太陽光，達到高效率太陽電池的目標(biāo)。?

背景技術(shù)

目前由于石化能源的漸漸耗盡，核能發(fā)電的危險性，火力發(fā)電的污染性，使得新興能源的發(fā)展逐漸獲得人們的關(guān)注，以太陽電池種類分類的話，可分為(1)單、多晶硅，因發(fā)展較早，目前市占率約80%；(2)新興的薄膜太陽電池約占市場10%，包括非晶硅、微晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒等；(3)其余材料，如染料敏化太陽電池等，則因大面積生產(chǎn)與衰竭問題尚待解決，故量非常少。而本發(fā)明技術(shù)背景為針對非晶硅(a-Si)與銅銦鎵硒(CIGS)太陽電池來做整合并利用兩者的優(yōu)點來提升整體轉(zhuǎn)換效率。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明選擇的非晶硅(a-Si)?和銅銦鎵硒(CIGS)材料在光譜的搭配十分優(yōu)異，非晶硅的吸收光譜范圍為可見光，而銅銦鎵硒可吸收紅外光，因此可大幅增加總體吸收光，增加電流密度，加上可因此而減薄非晶硅頂電池的厚度，降低光衰現(xiàn)象，而本發(fā)明最主要的技術(shù)就是如何結(jié)合兩者的優(yōu)點，關(guān)鍵在于利用兩者各自的光伏板，于中間加入一乙烯醋酸乙烯酯(EVA)膜和高穿透率博離來結(jié)合，并結(jié)合四端點封裝技術(shù)達到長久使用的可靠度與光的利用率。?

具體實施方式

???茲將本發(fā)明非晶硅(a-Si)與銅銦鎵硒(CIGS)組件結(jié)構(gòu)說明如附圖1，主要為先各分別利用等離子增強化學(xué)氣相沉積法制備非晶硅單結(jié)太陽電池，與利用蒸鍍法或硒化法制備銅銦鎵硒太陽電池，并經(jīng)由兩片乙烯醋酸乙烯酯(EVA)與一高穿透率(低鐵)玻璃配合四端點封裝技術(shù)制成一太陽能電池組件，即為本發(fā)明產(chǎn)品。本發(fā)明選擇的非晶硅(a-Si:H)?和銅銦鎵硒(CIGS)材料在光譜的搭配十分優(yōu)異，非晶硅材料目前以含氫混和硅做為主要制成元素(a-Si:H)而氫的添加主要是要補非晶硅材料的懸浮鍵(dangling?bond)，但氫氣的參雜也可以改變材料隊吸收光譜的范圍，以未加反射層的非晶硅太陽能板穿透光譜來說，700nm以上有40%-45%左右，這層的厚度約在250?nm-300?nm?如果將其厚度減為2/3并扣除下方3.2mm?玻璃穿透僅80%的穿透率，非晶硅700?nm以上的穿透率預(yù)計將可達到85%。反觀效率的衰減預(yù)估會減損卻非是效率7%的2/3因為Staebler-Wronski?effect(SWE?or?LID)?會因膜層變薄而下降，非晶硅光老化效應(yīng)為10%-15%左右的損失，因此該非晶硅頂電池可達到轉(zhuǎn)換效率為6%。而銅銦鎵硒(CIGS)做為下層選擇材料，可由該材料的特性來看;銅銦鎵硒是由銅、銦、鎵以及硒所組成的一三五族化合物半導(dǎo)體材料。該材料是由硒化銅銦(CIS)以及硒化銅鎵(CGS)所組成的固溶體(Solid?Solution)，化學(xué)式寫作CuInxGa(1-x)Se2，其中x的值為0(純硒化銅鎵)到1(純硒化銅銦)。CIGS屬于四面體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，具有黃銅礦晶體結(jié)構(gòu)，其能隙(bandgap)依據(jù)銦、鎵比例的不同可從1.0eV(硒化銅銦)變化至1.7eV(純硒化銅鎵)。CIGS屬于多晶薄膜的形式，其晶體結(jié)構(gòu)不同于硅晶體的同質(zhì)pn接面，CIGS?與微晶硅的結(jié)構(gòu)光譜吸收都能達到1.2?eV，小于非晶硅的1.8eV，都是合作下層結(jié)構(gòu)太陽能電池選擇，但是微晶結(jié)構(gòu)并不是結(jié)晶結(jié)構(gòu)，且單一微晶結(jié)構(gòu)的太陽能電池效率僅5-6%而且沉積厚度必須達1.5微米以上，十分不經(jīng)濟，反觀效率提高部分，也僅能增加非晶硅電池效率之30%(非晶硅單結(jié):?7%,非晶硅與微晶硅雙結(jié):?9%)，而設(shè)備購置成本卻會增加將近50%不符經(jīng)濟成本。銅銦鎵硒(CIGS)目前商用效率落在10%-12%之間，因此將非晶硅與銅銦鎵硒結(jié)合雙結(jié)可比現(xiàn)有常用的非晶硅與微晶硅雙結(jié)有更好的加成作用，可達15%以上之高效率薄膜太陽電池組件。?