[发明专利]一种多结太阳电池芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种多结太阳能电池芯片，属半导体光电子器件与技术领域。

背景技术

太阳能电池发电是一种清洁、可再生能源，是未来新能源的一种主要来源，可以将太阳光直接转换为电能，而没有任何污染，并且相对于传统化石能源，其是一种可持续、取之不尽的新型能源。然而目前太阳能发电成本仍远高于传统化石能源，一方面是因为其制作成本高，另一方面，更重要的是其发电效率仍有待提高。目前，太阳能电池内量子效率已很高，特别是三五族化合物太阳能电池的内量子效率可高达85%以上，然而实际光电转换效率仍不超过50%，集成于系统后则在30%左右，究其原因，一方面是太阳光在电池表面及光学系统中的反射、散射、吸收等光学损失，另一方面则是在于电池自身电阻引起的功率损耗。本发明从如何减少光学损失的方向来提高转换效率。

目前，太阳电池多采用上下电极结构，其制备工艺简单，但也增加了电极遮光，通常太阳电池正面电极遮光达5%以上，如能将这部分损失的太阳光加以利用，将大幅提高电池效率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多结太阳能电池芯片，以实现无电极遮光，使得太阳光能够全部得到利用。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种多结太阳能电池芯片，其特征在于：所述的多结太阳电池芯片包含一垂直通孔阵列，每个通孔侧壁自内向外包含：绝缘层、透明金属层、透明导电层，所述的通孔内还填充有透明填料；所述的绝缘层自通孔侧壁延伸至电池芯片上下表面，覆盖上下表面通孔边缘区域，所述的透明金属层、透明导电层延伸至电池芯片上表面，覆盖上表面通孔边缘区域，所述的通孔内透明填料的上表面向通孔内凹陷，形成凹透镜；所述的多结太阳电池芯片还包括设置于背面的正负电极，其中正电极与电池芯片直接接触，负电极形成于背面的所述绝缘层之上，并与所述的透明金属层、透明导电层接触。

所述的垂直通孔贯穿电池芯片，其通孔直径为10-50微米，中心间距为50-150微米；

所述的绝缘层为二氧化硅、氮化硅、三氧化二铝等透明绝缘材料的一种或其组合，所述的绝缘层自通孔侧壁延伸至电池芯片上下表面，覆盖上下表面沿通孔边缘的部分区域；

所述的透明金属层为镍金合金、金锗合金等材料；

所述的透明金属层延伸至电池芯片上表面，并且其覆盖区域超出所述绝缘层覆盖上表面区域，使得部分透明金属层与电池芯片上表面接触，并形成欧姆接触；

所述的透明导电层为ITO、氧化锌、碳化硅等材料，其是用来加厚所述透明金属层来增加导电性；

所述的透明导电层自通孔侧壁延伸至电池芯片上表面，其覆盖上表面区域等于或大于所述透明金属层覆盖区域；

所述的透明填料填充在通孔内，并在通孔顶部位置形成向通孔内凹陷的凹面，形成凹透镜；

所述的透明填料为液态固化后形成，其具体制备方法为：采用旋涂、喷涂或浸涂方法在电池芯片表面覆盖一层液态透明填料；固化；化学蚀刻去除通孔以外区域的透明填料；此制备方法是利用液体在通孔口由于表面张力形成凹面，从而固化后形成所述的凹透镜。

本发明的技术效果包括但不限于：首先，采用点阵式正面电极，并将其引入背面，在背面形成点阵式正面电极的互连，大幅减少了正面电极面积，而且，通孔内延伸至上表面的绝缘层、透明金属层、透明导电层均为透光，实现了电池芯片上表面无电极遮光；而更重要的，由于多结太阳能电池由多个p-n结组成，其包含数十层不同的材料，因此通孔内必须采用沉积绝缘层的方式来隔离通孔内导电层，由此带来的问题是：通孔过小则难以做到绝缘层、导电层与通孔侧壁的良好接触，一方面可能绝缘不良，导致漏电；另一方面可能导致导电层容易脱落或断开，影响导电性，而通孔过大，则增加了太阳光浪费，相对于传统上下电极垂直结构失去其优势。因此，本发明提出在通孔内设置凹透镜，可进一步将进入通孔内的太阳光折射进入通孔侧壁加以利用，解决了上述矛盾。本发明可以实现电池芯片对太阳光的最大限度利用。

附图说明

图1提供一太阳能电池外延片，在其下表面沉积绝缘层，绝缘层覆盖区域略大于通孔，在绝缘层上沉积负电极，在绝缘层以外区域沉积正电极。

图2为对应绝缘层区域制备垂直通孔，通孔贯穿电池芯片及上述绝缘层。

图3为在上述通孔侧壁沉积绝缘层，并与图示所示绝缘层连接，此外还延伸至电池芯片上表面，覆盖通孔边缘部分区域。

图4为在通孔内沉积透明金属层，并延伸至电池芯片上表面，其覆盖上表面区域大于图3所示的绝缘层。