[实用新型]晶体硅太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种晶体硅(单晶硅或多晶硅)太阳能电池。

背景技术

目前，通常的晶体硅太阳能电池10，如图1所示，其典型结构包括：正面栅状金属电极12、减反射及钝化层13、n⁺型重掺杂层14、p型轻掺杂晶体硅衬底16、背面电极17，其中，正面栅状金属电极12直接与n⁺型重掺杂层14连接并形成欧姆接触；n⁺型重掺杂层14是在p型轻掺杂晶体硅衬底16的一个表面上通过扩散、离子注入或外延等方法形成的，并且，n⁺型重掺杂层14和p型轻掺杂晶体硅衬底16构成同质p-n结，并在其交界处形成p-n结耗尽区(depletionregion)15；减反射及钝化层13由一种或多种非晶或多晶绝缘薄膜构成。太阳光线11经过减反射及钝化层13入射到该电池内，被晶体硅吸收后产生电子-空穴对，进而产生光生电动势，由此，晶体硅太阳能电池就可以完成将光能转换为电能的功能。

上述电池是一p型晶体硅太阳能电池，也可以在n型晶体硅衬底上制作太阳能电池，其结构与上述电池的结构类似。

图1所示通常的晶体硅太阳能电池，其理论上的最大的转换效率约是29％左右，但由于存在各种损耗，这个转换效率是达不到的，这些损耗主要是光学损失和电学损失。其中，光学损失主要包括由于电池表面对光的反射所引起的反射损失和由于金属前电极的遮挡造成电池吸收光的有效面积下降所引起的遮挡损失；电学损失主要包括由于载流子的复合所造成的复合损失和由于引出电极(正面栅状金属电极12以及背面电极17)之间的等效串联电阻所引起的欧姆损失。目前面临的技术难题是，在不增加电池的欧姆损失的前提下，降低电池的金属前电极的遮挡损失与降低电池的载流子的复合损失是有矛盾的。

上述矛盾，在图3所示的公开号为CN1416179A中国专利申请的发明30中已被提出，并提供了一种解决办法，该发明30包括：金属电极32、高电导透明导电膜导电层33、高电阻透明导电膜阻挡层34、n型掺杂层35、p型晶体硅衬底37、背电极38，n型掺杂层35和p型晶体硅衬底37在它们之间的交界处形成p-n结耗尽区36，该发明30旨在通过采用高电导透明导电膜导电层33和高电阻透明导电膜阻挡层34组合成的复合膜——透明导电膜前电极来取代上述的栅状金属电极的一部分和减反射层，以达到增加入射光的通过、降低表层电阻的目的。

上述专利的技术方案确实在降低遮挡损失(增加了光的有效入射面积)、降低欧姆损失(降低表层电阻)等方面具有积极的技术效果，然而，现通过研究发现，它会同时带来其他问题，即带来大量的复合损失，从而使整个晶体硅太阳能电池的损耗增加，原因如下：

1、高电导透明导电膜的特性决定了它并不能简单、直接地在晶体硅太阳能电池得到应用。

高电导透明导电膜在太阳能电池中的应用被发现，最先是被应用于非晶或多晶薄膜太阳能电池，由于高电导透明导电膜导电层是高掺杂的简并半导体，因此由于高掺杂会产生强烈的复合过程，并且它又是非晶或多晶薄膜，其中由于晶格的严重错位会形成大量的载流子的复合中心，对于非晶或多晶薄膜太阳能电池，由于其各个层次都是非晶或多晶薄膜，其中由晶格错位所造成的复合中心随处可见，因而透明导电膜中的由于同样原因产生的复合中心就变得无关紧要。而在晶体硅太阳能电池中，由于其各个层次的晶格都比较完整，其中由此产生的复合损失是比较小的，如果在其中采用高电导透明导电膜，透明导电膜中由晶格错位所造成的复合中心的复合作用就变得非常突出，将会造成非常大的复合损失。

2、高电导透明导电膜导电层33是一个比n⁺型重掺杂层14更“死”的“死层”，其产生的复合损失比n⁺型重掺杂层14要大得多，它会将连接着透明导电膜前电极的晶体硅掺杂层中所产生的几乎所有的电子-空穴对复合损失掉。

下面的分析是假定高电导透明导电膜导电层33是n型的，若该导电层是p型，或者n型掺杂层35和p型晶体硅衬底37分别改成p型的和n型的，其分析方法基本相似。