[發明專利]硅薄膜太陽能電池

有效

• 申請號: 201610084053.5
• 申請日: 2016-02-06
• 公開（公告）號: CN105720118B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 彭文博;劉大為;高虎
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/075
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 趙囡囡,吳貴明

技術領域

本申請涉及太陽能電池領域，具體而言，涉及一種硅薄膜太陽能電池。

背景技術

硅薄膜太陽能電池具有原材料消耗少，能耗低，制備工藝簡單，可使用廉價的玻璃、不銹鋼、塑料等襯底的特點，是光伏發電市場的重要組成部分。

硅薄膜太陽能電池的主體結構(也稱半導體層)包括P型摻雜層(P型層)、本征層(I型層)和N型摻雜層(N型層)。現有技術中，N型層、I型層與P型層均選擇相同的材料，根據選用材料的不同又可分為非晶硅太陽電池和微晶硅太陽電池，非晶硅太陽電池中的P型層、I型層、N型層均為非晶硅材料，微晶硅太陽電池的P型層、I型層、N型層均選用微晶硅材料。

硅薄膜太陽能電池中，由于N型層、I型層與P型層均選擇相同的材料，而形成同質結，如圖1所示，同質結的I型層與N型層的界面處能帶平滑過渡，少子(空穴)有向N型層擴散的可能，這會導致反向擴散電流的增加，進而減小電池開路電壓。

專利CN200510013862.9提出了一種使用寬帶隙納米硅作為硅薄膜太陽能電池P型層的技術方案，目的是提高P型層的光透過率。該方案無法解決空穴向N型層擴散的問題，同時P型層與I型層界面處的異質結會阻礙光生空穴向P型層輸運，減小了電池的開路電壓。

專利CN201110155023.6提出了一種晶體硅異質結太陽電池，使用非晶硅薄膜鈍化硅片表面缺陷，提高太陽電池開路電壓和效率。

但是，上述這些專利均不能解決由空穴反向擴散導致的電池開路電壓減小的問題。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種硅薄膜太陽能電池，以解決現有技術中的由于空穴反向擴散導致的電池開路電壓減小的問題。

為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種硅薄膜太陽能電池，該硅薄膜太陽能電池包括襯底、至少一個半導體層、透明導電層與金屬層，各上述半導體層包括依次設置的至少一個N型層、至少一個I型層與至少一個P型層，其中，上述N型層中的至少一個為寬帶隙N型層，形成上述寬帶隙N型層的材料的能帶寬度大于形成上述I型層的材料的能帶寬度。

進一步地，形成上述寬帶隙N型層的材料的能帶寬度大于1.9eV，優選形成上述寬帶隙N型層的材料的激活能小于0.1eV。

進一步地，上述寬帶隙N型層為N型氫化納米硅層、N型氫化非晶碳化硅層或N型氫化微晶硅氧化合物層。

進一步地，至少一個上述半導體層還包括N⁺型層，上述N⁺型層設置在上述N型層的遠離上述I型層的表面上，上述N⁺型層為寬帶隙N⁺型層，形成上述寬帶隙N⁺型層的材料的能帶寬度大于形成上述I型層的材料的能帶寬度。

進一步地，上述硅薄膜太陽能電池為NIP型硅薄膜太陽能電池或PIN型硅薄膜太陽能電池。

進一步地，當上述硅薄膜太陽能電池為上述NIP型硅薄膜太陽能電池時，上述NIP型硅薄膜太陽能電池包括由下至上依次設置的上述襯底、上述金屬層、第一透明導電層、上述半導體層與第二透明導電層，優選上述襯底為不銹鋼箔襯底、聚酰亞胺塑料襯底或玻璃襯底。

進一步地，當上述硅薄膜太陽能電池為上述PIN型硅薄膜太陽能電池，當上述硅薄膜太陽能電池為上述PIN型硅薄膜太陽能電池，上述PIN型硅薄膜太陽能電池包括由下至上依次設置的上述襯底、上述透明導電層、上述半導體層與上述金屬層，優選上述襯底為導電玻璃襯底。

進一步地，上述透明導電層為摻鋁ZnO層、摻硼ZnO層或氧化銦錫層。

進一步地，上述I型層為非晶硅層或微晶硅層，上述P型層為非晶硅層或微晶硅層。

進一步地，上述金屬層為Ag層或Al層。

應用本申請的技術方案，硅薄膜太陽能電池的一個半導體層中，形成N型層的材料的能帶寬度大于形成I型層的材料的能帶寬度，使得N型層與I型層形成異質結，N型層與I型層交界處的價帶頂向下彎曲，形成了一個空穴勢壘，從而阻止了光生空穴向N型層的擴散，即減少了反向的擴散電流，反向擴散電流越小，到達P型區的光生空穴越多，填充因子增大，光生載流子的收集效率也增大；并且反向擴散電流越小，電池的開路電壓越大。由于硅薄膜太陽能電池的轉換率與填充因子與開路電壓正相關，因此，寬帶隙N型層能夠提高硅薄膜太陽能電池的轉換率。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：