[發明專利]光伏電池

有效

• 申請號: 201680080630.1
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN109496369B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 扎卡里亞·杰布爾;安妮·米加尼;讓·保羅·克萊德爾;瓦利德·爾胡尼
• 申請（專利權）人: 法國國家科學研究中心;中央理工高等電力學院;凡爾賽圣-昆廷伊芙琳大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;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: 程鋼

一種光伏電池，包括：第一吸收體材料(1)的第一層，第一層包括前表面和背面，在背面上第一接觸電極(101)具有第一極性并且與具有第二極性的第二接觸電極(102)相間錯雜；位于第一層的上方的第二吸收體材料(2)的第二層，第二層包括前表面，第三接觸電極(203)具有第二極性并設置在第二層的前表面上，第一和第二半導體材料具有的電子親和性和帶隙寬度使得具有第一極性的載流子在第一層和第二層之間傳輸并由第一電極(101)從第一和第二層中收集，第二電極(102)從第一層收集具有第二極性的載流子，并且第三電極(103)從第二層收集具有第二極性的載流子。

技術領域

本發明涉及光伏電池。

更具體地，本發明涉及一種p-n多結光伏電池。

背景技術

主要有兩種類型的多結電池：一個電極在前表面而另一個電極在背面的兩電極電池，以及具有三或四個電極的電池。

·第一種類型使用多個p-n結子電池的堆疊，并且通常被稱為單體型。

·第二種類型使用彼此獨立運行的子電池，其中在上表面和下表面上形成針對于每個子電池的接觸電極。在單體型電池中，只有第一個和最后一個子電池設置有電極，第一個子電池在前表面，最后一個子電池在背面。由于相同的電流必須流過每個子電池，因此這需要仔細調整各個構成層的厚度。此外，在這種結構類型中必須具有子電池之間的隧道結以允許電流從一個子電池傳輸到下一個子電池。

文獻“邁向高效四端子機械光伏堆(Towards highly efficient four-terminalmechanical photovoltaic stacks)”(G.Flamand等人，III-Vs review 19(2006)24)描述了具有p-n結并且被絕緣層分開的多結光伏電池的例子，其中每個p-n結獨立地運行，并且在其上表面和下表面上形成針對每個結的接觸電極。這種電極的制造通常需要復雜的蝕刻工藝，以使得p-n結和絕緣層之間的界面可被到達，從而形成p-n結和絕緣層之間的埋入電極，該埋入電極位于上部p-n結的下表面并且朝向下部p-n結的上表面。此外，確保光生載流子的有效收集的格柵形式的接觸電極必須完全對齊，以特別地避免增加格柵的金屬部分對下部p-n結的遮擋。

本發明特別旨在克服這些缺點。

具體而言，具有相間錯雜的觸點的p-n結是已知的，如Franklin等人的文獻“24.4％效率的相間錯雜的背接觸太陽能電池的設計、制造和表征(Design,manufactureand characterization of a 24.4％efficient interdigitated back contact solarcell)”中所述。

發明內容

本發明提出了一種具有多結共用的接觸電極的p-n多結光伏電池結構。

為此，根據本發明，所討論類型的光伏電池至少包括第一吸收體材料的第一層，第一層包括前表面和背面，背面上的第一接觸電極具有第一極性并且與具有與第一極性相反的第二極性的第二接觸電極相間錯雜，其特征在于，電池還包括位于第一層的前表面上方的第二吸收體材料的第二層，第二層包括前表面和背面，其中第三接觸電極具有所述第二極性并設置在第二層的前表面上，而第一和第二半導體材料一方面具有分別的電子親和性，另一方面具有分別的帶隙寬度，使得具有第一極性的載流子能夠經由第一層和第二層之間的界面傳輸，并且由第一電極從第一層和第二層的集合中收集，而第二電極從第一層收集具有第二極性的載流子，并且第三電極從第二層收集第二極性的載流子。

借助于這些設置，光伏電池的各種接觸電極是可用的，而不需要蝕刻并且不需要埋入接觸柵格的對齊步驟。即使在非常高的產率，這些光伏電池的制造成本也非常低。

可選地，在本發明的優選實施例中，可以采用以下設置中的一種或兩種，其中：

-具有第二極性的載流子由第三電極從第二層中收集，而不能夠穿過第一層和第二層之間的界面；