[實用新型]一種疊層太陽能電池

有效

• 申請號: 201420778520.0
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN204315613U
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 韓安軍;張慶釗;彭東陽;顧世海;李琳琳
• 申請（專利權）人: 北京漢能創昱科技有限公司
• 主分類號: H01L31/078
• 分類號: H01L31/078
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 彭秀麗;尹學清

技術領域

本實用新型涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種疊層太陽能電池。

背景技術

隨著經濟社會的發展，人們對能源的需求也與日俱增。由于常規化石能源儲量有限，污染環境，因此，發展利用新的清潔能源就成為解決常規能源匱乏、環境污染的唯一途徑。由于太陽能取之不盡用之不竭，清潔無污染，是未來最理想最可持續的可再生能源。太陽能電池直接將光能轉變為電能，是太陽能利用的一種重要方式。

現代真正意義上的太陽能電池起始于1954年美國貝爾實驗室，從發現單晶硅PN結光伏效應，到單晶硅太陽能電池的效率達到6％，只用了不到一年的時間，開創了太陽能電池的新紀元。經歷了半個世紀的發展，目前單晶硅電池的轉換效率已經達到25％，多晶硅電池的轉換效率為20.4％，并且技術成熟，已開始大規模量產，如晶體硅太陽能電池占據了光伏市場的80％以上。銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有高光吸收系數、高轉化效率、可調的禁帶寬度、高穩定性、較強的抗輻射能力等優點，目前轉換效率已經超過多晶硅電池，達到21.7％，并仍在不斷獲得新突破，是一種非常有發展潛力的薄膜太陽能電池。

圍繞提高太陽能電池的光電轉化率，中國專利文獻CN?102142484公開了一種多晶硅/銅銦鎵硒疊層電池，上電池為銅銦鎵硒電池，下電池為多晶硅電池，結合多晶硅電池和銅銦鎵硒(Cu(In，Ga)Se₂簡稱CIGS)電池的特點，對二者進行了疊層，但是采用多晶硅與銅銦鎵硒進行疊層存在如下問題：

(1)由于多晶硅內部存在較多的晶界缺陷，減小了少數載流子壽命，影響載流子輸運和收集，使得多晶硅電池本身的轉換效率沒有單晶硅電池高。

(2)CN?102142484中采用ZnO作為多晶硅電池和銅銦鎵硒電池的鍵合層，由于ZnO在高溫狀態下不穩定，在后續制備銅銦鎵硒吸收層時，需要高溫環境，會促使ZnO分解及Zn原子向銅銦鎵硒層擴散，形成雜質缺陷，影響電池性能。

實用新型內容

為此，本實用新型為了進一步優化太陽能電池組成，提高電池的光電轉換效率，本實用新型提供了一種采用單晶硅電池與銅銦鎵硒電池進行疊層的電池。

所采用技術方案如下所述：

一種疊層太陽能電池，依次包括底電池、金屬鍵合層、頂電池和設置于所述底電池和頂電池上的電極，所述底電池為單晶硅電池，所述頂電池為銅銦鎵硒電池，所述單晶硅電池與所述銅銦鎵硒電池之間通過所述金屬鍵合層實現金屬鍵合。

所述的金屬鍵合層為金屬Mo膜層。

所述的金屬Mo膜層的厚度為0.1～20nm。

所述的金屬Mo膜層的厚度為10nm。

所述的銅銦鎵硒電池包括CIGS吸收層、CdS緩沖層和窗口層，所述單晶硅電池包括P型層和N+型層，所述金屬Mo膜層與所述N+型層及CIG?S吸收層進行金屬鍵合。

所述CIGS吸收層的厚度為500-3000nm；所述CdS緩沖層的厚度為30～100nm。

所述窗口層包括本征窗口層和導電窗口層，所述本征窗口層厚度為30～100nm，所述導電窗口層厚度為200～1500nm。

所述的電極為Ni/Al電極，其設置于所述單晶硅電池和導電窗口層上，所述電極的厚度為500～4000nm。

本實用新型相對于現有技術具有如下有益效果：

本實用新型所提供的疊層太陽能電池是由單晶硅電池與銅銦鎵硒電池進行疊層而成，單晶硅電池的禁帶寬度為1.1eV，而銅銦鎵硒電池的禁帶寬度可以在1.04eV-1.67eV范圍內改變，將單晶硅電池作為底電池，大帶隙的銅銦鎵硒電池作為頂電池，在底電池和頂電池之間設有使二者實現金屬鍵合的金屬Mo膜層，所制備的疊層電池可大大拓寬這兩種電池對太陽光的吸收波長范圍，提高電池轉換效率；同時，單晶硅電池作為底電池，長波光生載流子的收集將會更好，疊層電池的效率會更高，本實用新型的光電轉換率可比單晶硅單結電池提高5％-20％，且制備工藝簡單，有利于生產成本的降低。

附圖說明

為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1為單晶硅太陽能電池結構示意圖，圖中：1-單晶硅電池，101-P型層，102-N+型層。

圖2為單晶硅/CIGS疊層太陽能電池結構示意圖。

圖中：2-銅銦鎵硒電池，201-CIGS吸收層，202-CdS緩沖層，203-本征窗口層，204-導電窗口層，3-金屬Mo膜層；4-電極。

具體實施方式