[實用新型]異質(zhì)結(jié)疊層薄膜太陽電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220439448.X
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN202957277U
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊春泉;王建強;董德慶;李偉
• 申請（專利權(quán)）人: 四川漢能光伏有限公司
• 主分類號: H01L31/0725
• 分類號: H01L31/0725;H01L31/0336
• 代理公司: 北京中海智圣知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11282
• 代理人: 徐金偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種太陽電池，特別是涉及一種異質(zhì)結(jié)疊層薄膜太陽電池。?

背景技術(shù)

隨著人類社會發(fā)展，地球人口增加，對能源的消耗日益加劇。在此大背景下，太陽能、風(fēng)能、水能等清潔能源得到了快速發(fā)展。Si基薄膜太陽電池以其高的太陽光吸收系數(shù)，電池效率的溫度系數(shù)小，生產(chǎn)成本低，適宜大規(guī)模大尺寸生產(chǎn)等優(yōu)點成為了所有薄膜太陽電池中產(chǎn)業(yè)化程度最高，實際生產(chǎn)規(guī)模最大的薄膜太陽電池。硅基薄膜太陽電池的發(fā)展從單結(jié)a-Si到雙結(jié)a-Si/a-Si及a-Si/a-Si/a-SiGe。由于非晶硅存在的光致衰減效應(yīng)，影響了其轉(zhuǎn)換率。a-Si:H的光學(xué)帶隙在1.7-1.8eV可吸收小于800nm的光，對長波區(qū)域不敏感。為了提高功率，降低衰減，研究人員引入了微晶硅材料。uc-Si具有較窄的能隙1.1eV，和較好的光照穩(wěn)定性。近年來Applied?material、Oerlikon、ULVAC等幾個有影響力的設(shè)備廠商選擇a-Si/uc-Si薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)。a-Si/uc-Si薄膜電池走向了產(chǎn)業(yè)化，并且成為了目前主流的硅基薄膜電池。但是a-Si/uc-Si薄膜電池存在以下缺點：1）本征微晶硅在長波段（λ>800nm）吸收系數(shù)低，為了充分吸收光譜，要求i層厚度大于1μm(一般非晶硅電池i層厚度只有0.5μm左右)；2）微晶硅通常是在高氫稀釋條件下制備的，隨著氫稀釋提高，生長速率是降低的，通常它的沉積速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于非晶硅；3）由于微晶硅結(jié)構(gòu)的多樣性，不是所有微晶硅電池在長時間光照后都是穩(wěn)定的，特別是那些含有較大比例非晶成分的微晶硅電池，在強光條件下產(chǎn)生衰退。4）微晶硅的生長條件對設(shè)備要求高，生產(chǎn)速率慢，耗能大。導(dǎo)致了AM、Oerlikon?PV業(yè)務(wù)設(shè)備公司被迫停產(chǎn)或轉(zhuǎn)賣。a-Si/uc-Si結(jié)構(gòu)薄膜電池在降低成本方面面臨很大挑戰(zhàn)。?

碲化鎘（CdTe）是一種對直接光電轉(zhuǎn)化具有理想帶隙（1.45eV）的化合物半導(dǎo)體。光吸收系數(shù)高，1um厚的薄層就能吸收大于99%的可見光。1956年，CdTe被提出應(yīng)用到太陽電池上。1960年P(guān)-CdTe/n-CdS（p-碲化鎘/n-硫化鎘）電池開始研發(fā)。目前薄膜電池已經(jīng)制成的最佳的小面積CdTe薄膜電池光電轉(zhuǎn)換效率高于15%。美國NREL研發(fā)的1.032cm²效率達16.7%±0.5。美國first?solar是全球最大CdTe薄膜太陽電池生產(chǎn)企業(yè)。其技術(shù)水平走在世界最前列。CdTe電池產(chǎn)業(yè)化制作工藝已經(jīng)成熟。CdTe薄膜電池和太陽的光譜最一致，可吸收95%?以上的陽光。標(biāo)準(zhǔn)工藝，低能耗，生命周期結(jié)束后，可回收，強弱光均可發(fā)電，溫度越高表現(xiàn)越好。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是為了解決上述問題而提供一種太陽光吸收波長范圍廣、光電轉(zhuǎn)換效率高、制造成本低和使用穩(wěn)定性的異質(zhì)結(jié)疊層薄膜太陽電池。?

本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：?

一種異質(zhì)結(jié)疊層薄膜太陽電池，包括玻璃基板、透明導(dǎo)電膜層、p型非晶硅層、本征非晶硅層、n型非晶硅層、p型碲化鎘薄膜層、n型硫化鎘薄膜層、緩沖Buffer層和金屬層背電極，所述p型碲化鎘薄膜層位于所述n型非晶硅層和所述n型硫化鎘薄膜層之間。?

將a-Si:H與CdTe（碲化鎘）電池匹配制成a-Si/CdTe（硅基/碲化鎘）疊層電池不僅能夠擴展對太陽光吸收波長范圍，提高轉(zhuǎn)換率，而且也有利于改善光致衰減問題。另外CdTe制備工藝相對uc-Si簡單，在降低成本方面更有優(yōu)勢。?

進一步地，所述異質(zhì)結(jié)疊層薄膜太陽電池從下到上依次為：玻璃基板、透明導(dǎo)電膜層、p型非晶硅層、本征非晶硅層、n型非晶硅層、p型碲化鎘薄膜層、n型硫化鎘薄膜層、緩沖Buffer層和金屬層背電極。太陽光從金屬背光極層面入射。?

進一步地，所述異質(zhì)結(jié)疊層薄膜太陽電池從下到上依次為：玻璃基板、金屬層背電極、緩沖Buffer層、n型硫化鎘薄膜層、p型碲化鎘薄膜層、p型非晶硅層、本征非晶硅層、n型非晶硅層和透明導(dǎo)電膜層。太陽光從透明導(dǎo)電膜層面入射。?

作為優(yōu)選，所述P型非晶硅層的厚度為25-40nm；所述本征非晶硅層的厚度為150-200nm；所述n型非晶硅層的厚度為10-20nm。?

作為優(yōu)選，所述p型碲化鎘薄膜層的厚度為2um-5um。?

作為優(yōu)選，所述n型硫化鎘薄膜層的厚度為0.1um-0.2um。?

更進一步地，所述緩沖Buffer層由厚度為50nm的ZnO層和厚度100-200nm的AZO層組成。?

本實用新型的有益效果是：?