[發明專利]太陽能電池

有效

• 申請號: 201110402586.0
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102420267A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 劉書謙
• 申請（專利權）人: 友達光電股份有限公司
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;H01L31/0232
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;王穎

技術領域

本申請涉及一種太陽能電池，且特別是有關于一種硅基(silicon-based)太陽能電池。

背景技術

近年來環保意識高漲，為了應對石化能源的短缺與減低使用石化能源對環境帶來的沖擊，替代能源與再生能源的研發便成了熱門的議題，其中又以太陽能電池(solar?cell)最受矚目。太陽能電池可將太陽能直接轉換成電能，且發電過程中不會產生二氧化碳或氮化物等有害物質，不會對環境造成污染。

硅基太陽能電池是常見的一種太陽能電池，其原理是將高純度的半導體基材，例如硅(Si)，加入一些不純物使其呈現不同的性質，以形成p型半導體及n型半導體。并且，將p型半導體與n型半導體相接合，形成一pn結(pn?junction)，而在pn結上便存在著一個內建電位(built-in?potential)。此內建電位可驅動在此區域中的可移動載流子。當太陽光照射到一個pn結構的半導體時，光子所提供的能量可能會把半導體中的電子激發出來并產生電子-空穴對。被激發出來的自由電子與空穴會受到內建電位的影響，使空穴往p型半導體方向移動，而自由電子則往n型半導體方向移動。若將兩電極分別連接p型與n型半導體，并連接至外部電路及負載，便會有電流通過，可供利用。

然而，現有太陽能電池在應用推廣上仍存在技術上的難題需要被克服。特別是，外界光線不易被保留于太陽能電池內，使得太陽能電池的光電轉換效率的提升受到了相當程度的限制。

發明內容

本申請提供一種太陽能電池，通過物質的相對介電常數與折射率的變化來達到吸(陷)光效果，借以提高光電轉換效率。此太陽能電池包括一反射層、多個半導體層以及一蓋層。反射層具有一第一表面，且反射層在第一表面之下具有一光散射部。所述光散射部在平行于第一表面的一橫向上具有相對介電常數的變化，且在以光散射部中任意一點為圓心并且沿橫向輻射半徑約為1微米的圓內，相對介電常數變化約大于3。所述多個半導體層依序堆疊于第一表面上，用以吸收外界的光能以產生電能。蓋層配置于半導體層上，其中反射層與最下層的半導體層之間具有一第一介面，蓋層與最上層的半導體層之間具有一第二介面，且第一介面與第二介面中至少一個實質上為平滑面。

本申請更提出一種太陽能電池，包括一反射層、多個半導體層以及一蓋層。反射層具有一第一表面，且反射層在第一表面之下具有一光散射部。光散射部包括分布于反射層內的多個圖案。相鄰兩圖案的中心點的節距約介于200納米至325納米之間。所述多個圖案的分布密度介于3×10⁸個/平方厘米至1×10⁹個/平方厘米之間，且相鄰兩圖案的間隔約介于60納米至130納米之間。所述多個半導體層依序堆疊于第一表面上，用以吸收外界的光能以產生電能。其中，這些半導體層中主要吸收光的材料，例如：包括單晶硅、多晶硅、微晶硅、或納米晶硅其中至少一種。蓋層配置于半導體層上，其中反射層與最下層的半導體層之間具有一第一介面，蓋層與最上層的半導體層之間具有一第二介面，且第一介面與第二介面中至少一個實質上為平滑面。

本申請另提出一種太陽能電池，包括一反射層、多個半導體層以及一蓋層。反射層具有一第一表面，且反射層在第一表面之下具有一光散射部。光散射部包括分布于反射層內的多個圖案。相鄰兩圖案的中心點的節距約介于100至200納米之間。所述多個圖案的分布密度約介于9×10⁸個/平方厘米至4×10⁹個/平方厘米之間，且相鄰兩圖案的間隔約介于25納米至80納米之間。所述多個半導體層依序堆疊于第一表面上，用以吸收外界的光能以產生電能。其中，這些半導體層中主要吸收光的材料為非晶硅，蓋層配置于半導體層上，其中反射層與最下層的半導體層之間具有一第一介面，蓋層與最上層的半導體層之間具有一第二介面，且第一介面與第二介面中至少一個實質上為平滑面。

為讓本申請的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1繪示依照本申請的一實施例的一種太陽能電池；

圖2繪示了圖1的光散射部在反射層內的分布情形；

圖3～圖7繪示依照本發明的多個實施例的多種太陽能電池。

其中，附圖標記

具體實施方式