[发明专利]一种硅类双结叠层太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，具体涉及一种硅类双结叠层太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

晶体硅太阳能电池因低廉的成本，成熟的制造工艺，未来一二十年仍是太阳能电池的主流产品。由于带隙原因，晶硅太阳电池只能吸收波长小于1.1μm太阳光，大部分长波长的光都会被浪费掉。

晶体硅太阳能电池转换效率仍然较低，要提高晶硅太阳电池光电转换效率，就必须设法提升电池对光的吸收，传统电池工艺主要基于减少少数载流子在电池内和电池界面的复合，主要是通过提升短路电流来提升电池的光电转换效率，而硅类双结叠层的太阳能电池可通过提升开路电压来提升电池的光电转换效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种硅类双结叠层太阳能电池，可大大提升硅类太阳能电池的转换效率。

为了实现上述目的，本发明采用的一种硅类双结叠层太阳能电池，包括单晶硅P型电池、键合层和Ge子电池，所述Ge子电池通过键合层键合在单晶硅P型电池的背面；

采用Ge衬底作为支撑基底，通过MOCVD或MBE生长与Ge晶格匹配的所述Ge子电池，键合到单晶硅P型电池背面上，即得硅类双结叠层太阳能电池。

作为改进，所述单晶硅P型电池包括上电极、钝化膜、第二N+层、第二P型层；

所述上电极设置在钝化膜上，钝化膜设置在第二N+层上，所述第二N+层设置在第二P型层上，第二P型层位于所述键合层正面。

作为改进，所述Ge子电池包括下电极、第一P型层、第一N+层、GaInP层、GaInAs层和隧道结；

采用Ge衬底作为支撑基底，在Ge衬底上依次生长10-50nm GaInP层、作为缓冲层的300-500nm厚GaInAs层、及10-30nm的隧道结。

作为改进，所述GaInP层掺杂类型为N型，掺杂浓度为1E18cm^-3-3E18cm^-3；

所述GaInAs层掺杂类型为N型，掺杂浓度为3E18cm^-3-5E18cm^-3。

作为改进，所述键合层采用点阵Au/Au键合。

进一步的改进，所述键合层上开有若干圆形或方形空隙，所述空隙内填充有EVA。

作为改进，所述隧道结采用宽带隙材料，带隙选择范围为1.45-2.0ev，选用材料为GaInP或AlGaAs；N型掺杂为Si/Te共掺，浓度为2E19cm^-3-5E19cm^-3，P型掺杂采用C掺杂，浓度为1E20cm^-3-3E20cm^-3。

作为改进，所述下电极采用Au/Ge/Ni材料。

作为改进，采用175μm Ge-P型衬底作为支撑基底。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明将Ge子电池键合到单晶硅P型电池背面，Si子电池吸收波长范围为小于1100nm的光，Ge子电池吸收小于1850nm的光，两者配合实现太阳光谱的充分利用。

2)单晶硅P型电池和Ge子电池通过隧道结串联在一起(如果没有隧道结子电池之间会形成反型层)，通过点阵键合层将子电池键合在一起(点阵键合主要因为金金键合不透光，影响硅子电池光的吸收)，有效实现了硅类双结叠层的太阳能电池。

3)常规晶硅电池因硅的带隙决定，开路电压不能大幅度提升，吸收的光谱只能小于1.1μm，这两项因素决定了常规晶硅电池的光电转换效率难以大幅度提升，本发明提供的硅类双结叠层的太阳能电池，实现了太阳光的分段吸收，可以有效提升硅类双结叠层的太阳能电池光电转换效率。

附图说明

图1为本发明太阳能电池的结构示意图；

图2为本发明中一种键合层图形的结构示意图；

图3为本发明中另一种键合层图形的结构示意图；

图4为本发明Ge子电池结构示意图；

图中：1、下电极，2、第一P型层，3、第一N+层，4、GaInP层，5、GaInAs层，6、隧道结，7、EVA，8、键合层，9、第二P型层，10、第二N+层，11、钝化膜，12、上电极。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。