[实用新型]一种叠层太阳能电池

说明书

所属技术领域：

本实用新型涉及一种叠层太阳能电池，属于半导体器件技术领域。

背景技术：

目前，大规模产业化薄膜电池一般为非晶硅薄膜电池，这种太阳能电池组件效率较低（一般在5-7%），仅是单晶硅与多晶硅电池效率的一半，而且非晶硅薄膜电池本身存在光致衰退效应，单结电池的衰退可达20%-30%左右，严重限制了非晶硅薄膜电池的进一步发展。

采用叠层结构可以比较有效地减轻非晶硅电池的光致衰退。公知的叠层电池有两种，一种是将两个非晶硅的P-I-N结串联起来，形成一个非晶/非晶叠层电池，其中每个子电池的厚度小于单结电池，增大了电池的内建电场，降低了载流子的复合几率，从而提高了稳定效率。另一种是以微晶硅电池作为底电池的非晶硅/微晶硅薄膜叠层太阳能电池，这种电池比非晶硅/非晶硅叠层电池稳定得多，其光致衰退可以降低到10-15%左右。此外，非晶硅/微晶硅叠层电池可以把光谱的利用范围由非晶硅电池的800nm扩展到1100nm处，大大提高了光谱的利用率，因而非晶硅/微晶硅薄膜电池的效率比非晶硅单结和非晶硅叠层电池效率有很大的提高，量产化效率通常达到8-9%左右。但由于微晶硅内部存在很多微小晶粒，晶粒之间的晶界缺陷态密度较高，载流子在晶界处的复合几率较大，致使微晶硅电池的开路电压只有0.5V左右，限制了此种结构电池效率的进一步提高。

实用新型内容： 

本实用新型目的是提供一种叠层太阳能电池，稳定性好、效率高，解决背景技术中存在的上述问题。

本实用新型的技术方案是：一种叠层太阳能电池包括衬底、底电池、顶电池、透明导电减反膜和金属栅电极，底电池、顶电池、透明导电减反膜和金属栅电极依次设置于衬底上，所述底电池为薄膜多晶硅异质结电池，由依次沉积于衬底上的N⁺型重掺杂硅薄膜 、 N型多晶硅薄膜和第一P型非晶硅薄膜构成，所述顶电池为非晶硅P-I-N结电池，由依次沉积于底电池上的N型非晶硅薄膜、 非晶硅本征吸收层和第二P型非晶硅薄膜组成。

上述叠层太阳能电池，构成中还包括设置于衬底与底电池之间的绒面背反射电极，所述绒面背反射电极由依次沉积于衬底上的金属层和透明导电薄膜组成，透明导电薄膜上沉积底电池的N⁺型重掺杂硅薄膜。

上述叠层太阳能电池，所述N⁺型重掺杂硅薄膜的厚度在十几nm到几十nm之间；N型多晶硅薄膜的厚度为2mm～30mm，晶粒尺寸为1mm～1mm。

上述叠层太阳能电池，所述第一P型非晶硅薄膜的厚度为10～90nm。

本实用新型的顶电池采用非晶硅薄膜电池，而底电池采用薄膜多晶硅异质结电池。

本实用新型的有益效果：由于减少了非晶硅本征层的厚度，因而有效抑制了非晶硅顶电池的衰退效应，提高了电池的稳定性；薄膜多晶硅的晶化率接近100%，与晶体硅具有相同带隙，但厚度却小得多，故可大大节省原材料；同非晶硅/非晶硅薄膜叠层电池相比，本太阳能电池对太阳光谱的响应范围宽；同非晶/微晶硅薄膜叠层电池相比，薄膜多晶硅晶粒更大，晶界更少，晶粒之间的晶界缺陷态密度较小，加之薄膜多晶硅异质结电池的P型非晶硅薄膜可对N型多晶硅薄膜3表面和晶界起到钝化作用，因而大大减小了载流子在晶界处的复合几率，提高了电池的开路电压和短路电流，转换效率更高。

附图说明：

图1是本实用新型结构的剖视示意图；

图2是有背反射电极的本实用新型结构的剖视示意图。

图中各标号为：1、衬底，2、N⁺型重掺杂硅薄膜，3、N型多晶硅薄膜，4、第一P型非晶硅薄膜，5、N型非晶硅薄膜，6、非晶硅本征吸收层，7、第二P型非晶硅薄膜，8、透明导电减反膜，9、金属栅电极，10、金属层，11、透明导电薄膜。

具体实施方式：

以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型顶电池采用非晶硅薄膜电池，底电池采用薄膜多晶硅异质结电池，目的有三个：一是通过叠层电池的结构减少非晶硅本征层的厚度，以抑制非晶硅顶电池的衰退效应，提高叠层电池的稳定性；二是拓宽电池对太阳光谱的响应范围，三是采用高质量薄膜多晶硅异质结电池提高电池的开路电压和短路电流，最终提高电池的转换效率。