[發明專利]光波轉換層及具有光波轉換層的太陽能電池

無效

• 申請號: 201210301087.7
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN103378182A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 陳彥吉;陳偉銘;王瑞麟
• 申請（專利權）人: 新日光能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/068
• 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;常大軍

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池結構，特別涉及一種光波轉換層及具有光波轉換層的太陽能電池。

背景技術

太陽能電池在全球暖化危機的持續發展下，其重要性日益提高。而太陽能電池中，以硅為基板的太陽能電池，仍為目前成本最具競爭力，且商用的發電效率最高者，因而，其為目前市場中的主流。

然而，以硅為基板的太陽能電池，由于硅可吸收太陽能的波長范圍大約在350~1,000nm(納米)之間，因此，小于350nm的短波紫外光與大于1,000nm的紅外光及遠紅外光，均無法為硅所吸收而造成此部分光的散射。其中，小于350nm的短波段的光，約占太陽光能的9%能量，而大于1,000nm的紅外線及遠紅外線的長波段的光(紅外光及遠紅外光)，則約占太陽光能的47%。這兩個部分的能量由于無法為硅所吸收，因而限制了硅基太陽能電池的發電效率，其理論值最高可達40%(串接型)。

請參考圖1A、圖1B，其為現有的兩種太陽能電池架構圖，圖1A為全射極層的太陽能電池架構的剖視示意圖，圖1B則為選擇性射極的太陽能電池架構剖視示意圖。

請參考圖1A，其為以均勻射極為設計理念的太陽能電池的剖視分層示意圖，其依序為：表面電極40、抗反射層30、均勻摻雜層24、半導體基板10(P型半導體基板)、P+摻雜層50、背面電極層60。

選擇性射極的設計理念，請參考圖1B，其為以選擇性射極為設計理念的太陽能電池的剖視分層示意圖，其依序為：表面電極40、抗反射層30、輕摻雜層20、重摻雜層22、半導體基板10(P型半導體基板)、P+摻雜層50、背面電極層60。

由于硅本身的特性，無論是圖1A的均勻射極太陽能電池或圖1B的選擇性射極太陽能電池，或者其他的串接型太陽能電池，皆無法將紅外光100及遠紅外光的長波段的光吸收。此外，較長波長的光(例如，紅光)亦有較不易太陽能電池吸收的問題。因此，若能開發一種可于硅基太陽能電池上將紅外光、遠紅外光或較長波長的可見光等進行吸收，則潛在了將太陽光能當中未受運用的47%能量加以運用的可能性，將能有效地提升太陽能電池的發電效率。

發明內容

鑒于以上現有技術無法運用到紅外光的長波段的問題，本發明的目的在于提供一種可于硅基太陽能電池上將紅外光、遠紅外光或較長波長的可見光等進行吸收，效地提升太陽能電池的發電效率的具有光波轉換層的太陽能電池。

本發明提供一種光波轉換層，配置于一太陽能電池，其特征在于，光波轉換層以至少一光致發光材料混合一金屬材料而形成電極，吸收一太陽光中波長介于600nm~2,000nm之間的一吸收光并上轉換為較吸收光的波長為短且波長介于200~1,200nm之間的一轉換光，再由金屬材料將轉換光散射至太陽能電池以進行二次吸收。

本發明還提供一種具有光波轉換層的太陽能電池，包括：半導體基板、至少一抗反射層及一光波轉換層。其中，半導體基板表面具有至少一摻雜層，半導體基板可吸收太陽光而轉換為光電流。抗反射層設置于摻雜層之上。光波轉換層吸收一太陽光中波長介于600nm~2,000nm之間的一吸收光并上轉換為較吸收光波長為短且介于200~1,200nm之間的一轉換光，再將轉換光散射至半導體基板以進行二次吸收。

運用本發明的光波轉換層與具有光波轉換層的太陽能電池，可有效地吸收大于600nm波長的吸收光并上轉換為較吸收光波長短的轉換光，進而讓半導體基板進行二次吸收，而增加太陽能電池發電效率。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1A、圖1B，其為現有技術的太陽能電池的兩個具體實施例剖視示意圖；及

圖2A~圖2I，其為本發明的具有光波轉換層的太陽能電池的多個具體實施例剖視示意圖。

其中，附圖標記

10半導體基板

20輕摻雜層

22重摻雜層

24均勻摻雜層

30抗反射層

40表面電極

50P+摻雜層

60背面電極層

80光波轉換層

81光致發光材料

100紅外光

200可見光

具體實施方式