[實用新型]一種GaAs雙面薄膜太陽能電池單元及電池

有效

• 申請號: 201420852383.0
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN204332970U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 黃添懋;楊曉杰;劉鳳全;葉繼春
• 申請（專利權）人: 蘇州強明光電有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0224;H01L31/0352;H01L31/068;H01L31/18
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李敏

技術領域

本實用新型涉及一種太陽能電池，具體地說涉及一種GaAs雙面薄膜太陽能電池單元及電池，屬于太陽能電池制造技術領域。

背景技術

隨著人類工業文明的迅速發展，石化燃料成為稀缺資源，隨著時間的推移將消耗殆盡，而且石化燃料在燃燒過程中會產生大量毒害氣體及固體懸浮顆粒，對環境造成了嚴重破壞，因此開發具有環保價值的新能源成為刻不容緩的事情。太陽能是一種取之不盡、用之不竭的能量來源，且具有不受地域限制、可實現光伏系統模塊化的特點，所以成為了最受青睞的研究對象。

作為人類未來能源的希望，科學家們正致力于開發不同材料的太陽能電池，其中最具代表性的是GaAs太陽能電池，GaAs屬于III-V族化合物半導體材料，其能隙與太陽光譜的匹配較適合，與硅太陽能電池等相比，具有更好的性能。從上世紀80年代以來，GaAs太陽電池技術經歷了從LPE(液相外延)到MOCVD(化學氣相沉積)，從同質外延到異質外延，從單結到多結疊層結構的幾個發展階段，其發展速度日益加快，光電轉換效率也不斷提高；目前，單結GaAs電池實驗室最高效率已達到28.8％，遠高于其他類型的太陽能電池；而且GaAs太陽能電池的應用領域也在不斷擴展，由最初的空間應用逐步擴展到地面應用，在便攜式能源、汽車電子、消費電子等領域都有著非常大的發展空間。在GaAs太陽能電池中，柔性GaAs薄膜太陽能電池具有質量輕、易附形、光電轉換效率高等特點，已逐漸成為近年來太陽能應用方面的重點產品。

從結構上來講，GaAs薄膜太陽能電池通常至少包括支撐層、背電極層、實現光電轉換的GaAs電池層和柵電極層；其一般采用外延剝離(Epitaxial?Lift?Off,簡寫為ELO)技術制備，即，首先在襯底層外延生長一犧牲層，再在犧牲層上依次生長GaAs電池層、背電極層，然后通過刻蝕除去犧牲層，從而將GaAs電池層與襯底層剝離，再在背電極層上設置具有支撐功能的柔性支撐層，最后在剝除犧牲層后的GaAs電池層上制備柵電極層，再剝除柔性支撐層即得到GaAs薄膜太陽能電池。

對于GaAs薄膜太陽能電池而言，光電轉換效率是評價其性能的重要指標；眾所周知，GaAs薄膜太陽能電池只有柵電極層可以接收太陽光，而背電極層是整塊金屬板無法接收太陽光。所以，為了提高GaAs薄膜太陽能電池的光電轉換效率，一方面需要提高電池本身對于所吸收光線的光電轉換能力，另一方面則需要盡可能控制柵電極層接收多的入射太陽光，減少反射光的量。

為了解決增加入射光而減少反射光的問題，一般會考慮設置減反膜，通過減反膜的設置而減少太陽能電池對入射光在一定波長范圍內的反射，但是由于減反膜本身不導電，所以在無燒結工藝的太陽電池制備工藝中不能將減反膜設置在金屬電極與器件層之間。通常情況下，GaAs雙面薄膜電池的電極和減反膜結構的設計和制備是理論上獨立但實際工藝中會相互影響的，特別是在較為復雜的電極設計中，電極的高度和密度(間距)對減反膜的實際厚度會有影響，從而直接影響減反膜的減反射效果。

此外，但是現有技術中，GaAs襯底都是圓形片，位于其上的GaAs電池層的形狀與襯底形狀相同，也為圓形，圓形薄膜太陽能電池組成的太陽能電池陣列中相鄰電池間的空隙大，導致電池陣列的能量密度低，不適用于對能量密度要求較高且空間有限的衛星、飛艇等領域；若剝離后再對GaAs電池層進行圖形化，由于GaAs薄膜太陽能電池非常薄且脆，對其進行切割或剪裁極易對電池結構造成破壞導致效率降低，成本損失較大。

實用新型內容

為此，本實用新型所要解決的第一個技術問題在于現有技術中GaAs薄膜太陽能電池只有柵電極層可以接收太陽光，背電極無法接收太陽光，進而提供一種可雙面受光并且能夠提高薄膜太陽能電池的光電轉換效率的GaAs雙面薄膜太陽能電池單元及電池。

本實用新型所要解決的第二個技術問題在于現有技術中GaAs薄膜太陽能電池形狀為圓形，相鄰電池間的空隙大，電池陣列的能量密度低，進而提供一種圖形化的GaAs雙面薄膜太陽能電池單元及電池。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下：

本實用新型提供一種GaAs雙面薄膜太陽能電池單元，其包括背電極層、器件層和柵電極層，所述柵電極層具有第一柵線結構；所述背電極層具有第二柵線結構；所述器件層與所述背電極層之間設置有第一減反膜層，所述第一減反膜層設置在所述第二柵線結構的柵線之間；

所述器件層與所述柵電極層之間設置有第二減反膜層，所述第二減反膜層設置在所述第一柵線結構的柵線之間。