[发明专利]太阳能电池

说明书

技术领域

本发明关于一种太阳能电池，特别是关于一种太阳能电池结构上的改良。

背景技术

近年来由于国际能源持续短缺以及环保意识高涨，世界各国均致力于发展环保性佳的替代能源。其中因太阳能取之不尽，用之不竭，且又无污染产生的问题，利用太阳能产生电力的太阳能电池最受到嘱目。目前太阳能电池市场中，使用单晶硅与多晶硅的太阳能电池占绝大多数。然而，所述电池需使用150微米至350微米的高质量硅芯片作为基材，成本较高，因此，可使用玻璃、玻璃陶瓷、坚硬或其它可挠性基材作为基板的薄膜太阳能电池，因成本较低，成为新的发展方向。

图1显示一种基本的薄膜太阳能电池1，其包含一透明基板2(例如玻璃)，朝箭头所示的光线方向；一第一透明导电层4(亦称「前电极」)形成于所述透明基板2上，作为电极之一；一光伏转换层6，形成于所述第一透明导电层4上，其主要由p型半导体层8、本质型半导体层10(i型)及n型半导体层12所组成。在另一薄膜太阳能电池的例子中，所述p-i-n的顺序亦可倒转为n-i-p。接着，一第二透明导电层14(亦称「背电极」)形成于所述光伏转换层6上，作为另一电极，而通常会另包含具高反射及漫射性的一漫反射层16形成于第二透明导电层14上，用以使未吸收的光再反射或漫射回去，以增加光伏转化层的光吸收率。然而，第二透明导电层14的厚度通常会额外地吸收光，使得太阳能电池的吸光效果不佳，尤其，光是通过所述第二透明导电层14的光再反射或漫射回去，会通过所述第二透明导电层14两次或多次。另外，一用以保护太阳能电池免受环境侵害的封装层18可形成于漫反射层16上。

图2显示另一种薄膜太阳能电池20，其包含一透明基板22；一第一透明导电层24；一光伏转换层26，形成于所述第一透明导电层24上；一第二透明导电层28形成于所述光伏转换层26上；一导电金属层30形成于所述第二透明导电层28上；及一封装层34形成于所述导电金属层30上。在此太阳能电池结构中，所述导电金属层30是作为背电极，而第二透明导电层28是藉由将其表面进行处理，进行粗糙化来将未吸收的光漫射或反射回光伏转换层26。然而，在此种结构中，因第二透明导电层28的厚度关系，有些光会被吸收；此外，第二透明导电层28的粗糙表面与背电极30间易产生等离子体效应(plasmon effect)，这些都会造成光的损失。

前述太阳能电池，以光伏转换层的i层结构(本质型半导体层)最为重要，目前较常使用微晶硅质(μc-Si)薄膜层、非晶硅质(a-Si)薄膜层或其层叠型式。例如，TW M323112便提出了一种由非晶硅质薄膜层及微晶硅质薄膜层所组成的i层结构以提高可见光谱光子的吸收范围。通常非晶硅质薄膜层是用以吸收较短波长光，而微晶硅质薄膜层是用以吸收较长波长光。然而，微晶硅质薄膜层的吸光系数很低，因此通常微晶硅质薄膜层的厚度需要相当后才能达到想要的吸光效果。一般来说，微晶硅质薄膜层需要借助光在各层薄膜之间的全反射来提高光的吸收率。然而，目前的太阳能电池结构，对于光的吸收仍有改善的空间，特别是微晶硅质薄膜层。

WO2011/033072提供了一种制造非晶硅p-i-n太阳能电池的方法，其包含藉由低压化学气相沉积法(LPCVD)沉积前电极；藉由电浆增强型化学气相沉积(PECVD)沉积p-i-n硅层；藉由LPCVD沉积背电极；及提供漫反射层(如白漆)。如先前所述，虽此方法提供漫反射层，可使未吸收光反射，增进光的吸收，然而，所反射的光容易被背电极(前述的第二透明导电层)吸收。因此，p-i-n硅层所吸收的光便会减少，其光吸收效果仍有改进的空间。

US2008/0185035揭示一太阳能电池模块，其包含一太阳能组件；位于所述太阳能组件两侧的封装层；及分别在封装层上，用于接收光的玻璃片及背层。然而，US2008/0185035未提到所述太阳能组件的细部结构，如半导体层或导电层等或其改良。

US2010/0180942是关于一种太阳能电池模块中封装层的材料的改良。US2010/0180942于第[0040]及[0041]段有提到所述发明的封装层可用于薄膜太阳能电池，及薄膜太阳能电池可包含透明导电层、光伏转化层及反射膜等。然而，US2010/0180942未提到如何改善光伏转化层的吸收。