[發明專利]太陽能電池

無效

• 申請號: 201210034804.4
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN103258870A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 趙露;林于庭;黃士哲;徐文凱
• 申請（專利權）人: 杜邦太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/075
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44285
• 代理人: 唐華明

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池，尤其涉及一種能提高光捕獲效果的薄膜太陽能電池。

背景技術

對作為重要的清潔能量源的太陽能電池的研究已進行了許多年。太陽能電池通常以為固態晶體結構為特征，所述固態晶體結構在它們的價電子帶和它們的傳導電子帶之間具有能帶隙。當光為材料所吸收時，占據低能態的電子受激發而穿過能帶隙至較高能態。例如，當半導體價帶中的電子從太陽輻射的光子吸收足夠的能量時，它們可躍過能帶隙至更高能量的導帶。激發至較高能態的電子留下未占據的低能量位置或者空穴。和導帶中的自由電子一樣，這種空穴可在晶格中在原子間移動并由此作為電荷載流子，并有助于晶體的導電性。半導體中吸收的大多數光子產生這種電子空穴對，這種電子空穴對產生光電流并進而產生由太陽能電池顯示出的光電壓。半導體摻雜有不同的材料以產生使電荷載流子(即空穴和電子)分離的空間電荷層(space?charge?layer)。一旦分離，這些收集的空穴和電子電荷載流子產生空間電荷，該空間電荷引起作為光電壓的橫跨結區的電壓。如果這些空穴和電荷載流子允許流過外部負載，那么它們構成光電流。

對于太陽能電池，特別是薄膜太陽能電池來講，使其性能優良的關鍵是優化半導體光電轉換層對光能的吸收，并同時減少器件中的光損耗。在很薄的吸收層里能夠最大限度的吸收光能，是高轉換效率的必備條件。包括氫化非晶硅(a-Si:H)和氫化微晶硅(μc-Si:H)所構成的太陽能電池通常具有p-i-n結構，其中p層和n層是不活躍的“死層”(dead?layer)，它們在非摻雜的i層(吸收層)中建立一個內置電場，從而使得光致載流子被有效的收集。其吸收層的厚度一般只有幾百個微米，最多不超過大約2000微米。而且氫化硅薄膜的紅光和紅外光的吸收系數都比較低，所以有很大部分的陽光不能被有效的利用起來。通常基于氫化硅薄膜的p-i-n結構被夾在前后兩個電極(電接觸層)中，而形成完整的光伏元件。通常使用的前電極必須具有良好的透明度和導電性，它通常是由透明導電氧化物(TCO)構成，譬如厚度為600至900納米的被摻雜的氧化錫或氧化鋅薄膜。后電極通常由一個TCO和不透光的金屬薄膜共同組成，其一個重要作用就是將未被吸收的光反射回p-i-n結構之中。已經嘗試過各種各樣的辦法來改善對光的吸收，其中包括使用粗糙的透明前電極，以增強光的散射。另外，也使用過反光率較高的背電極，使得未被吸收的光再一次被投回到電池中。

然而，上述結構對光捕獲效果(light-trapping?effect)的提高作用十分有限。因而，有必要對現有技術作出改進。

發明內容

本發明的目的是提供一種能改善光捕獲效果(light-trapping?effect)的太陽能電池。

為實現上述目的，本發明提供一種太陽能電池，包括：

透明基板；

形成于所述透明基板上的、透明的第一電極層；

形成于所述第一電極層上的光電轉換層；

形成于所述光電轉換層上的納米微粒層；

形成于所述納米微粒層上的第二電極層；以及

形成于所述第二電極層上的背板；

所述納米微粒層的材質包括氧化鉬與銀的混合物、氧化鈦、氧化鋅與銀的混合物中的至少一種。

可選的，所述第二電極層與所述背板之間也形成有所述納米微粒層。

可選的，所述納米微粒層通過共蒸形成于所述光電轉換層上。

可選的，所述納米微粒層與所述第二電極層之間形成有漫反射層。

可選的，所述漫反射層為反射或漫射光的箔。

可選的，所述漫反射層的材料為聚乙烯醇縮丁醛。

可選的，所述光電轉換層的材質選自由非晶硅、微晶硅、單晶硅、多晶硅、非晶SiC、非晶SiN、非晶SiGe、非晶SiSn、GaAs、AlGaAs、InP、GaP、CIGS、CdTe、Cu₂S、ZnTe、PbS、CIS、GaSb所組成的集合中的任意一種。

可選的，所述光電轉換層的材質為非晶硅或者非晶硅-微晶硅疊層，其中非晶硅-微晶硅疊層也稱非微晶硅堆疊(micromorph)。

可選的，所述透明基板為玻璃。

與現有技術相比，本發明在光電轉換層的背光面增設納米微粒層，納米微粒層具有良好的散射效果，其與光電轉換層前方的第一電極層(通常為TCO膜)相配合，提高了光在光電轉換層中的穿透次數，從而增加了被捕獲的幾率。

附圖說明

通過參照附圖更詳細地描述示范性實施例，以上和其它的特征以及優點對于本領域技術人員將變得更加明顯，附圖中：