新型薄膜太陽電池的制作方法

本發明涉及太陽電池，具體涉及一種薄膜太陽電池。

背景技術：

太陽電池是利用半導體的光伏效應或光化學效應將太陽光能直接轉換為電能的器件，已商業化太陽電池包括晶硅太陽電池(包括晶硅和多晶硅)和薄膜太陽電池(如硅基、銅銦鎵硒、碲化鎘、氮化物半導體等)。經近十年發展，晶硅電池的最高光電轉換效率已達到25.6％，組件的光電轉換效率從十年前11％提升至現在20％左右，成本下降近十倍，但晶硅電池一般要求比較厚的高質量硅片制得，其發電成本還不能與傳統能源發電匹敵；銅銦鎵硒和碲化鎘太陽電池的最高轉換效率分別已達到21.7％與21.5％，這類電池采用高消光系數、直接帶隙吸光材料，大大減少電池厚度，單結和雙結砷化鎵太陽電池最高轉換效率分別達到28.8％與30.8％，但其制造成本高。提高太陽電池光電轉換效率是推動光伏技術進步的主要目標之一，充分利用太陽光譜并有效提高太陽電池的光捕獲效率是提高電池效率的有效手段之一，為此，太陽電池中引入合適的陷光結構是必不可少的。對于晶硅太陽電池和薄膜太陽電池來說，陷光結構的設計都是非常重要的，尤其是在電池薄膜化的發展趨勢下，陷光結構就顯得更加重要，陷光結構應用于太陽電池中，可以使光在電池吸收層內多次通過，保證入射光的充分吸收，提高吸收率，從而能在進一步減小電池物理厚度的同時，更能夠有效地提高電池的光吸收效率，但傳統的陷光設計均是基于光路在豎直方向上的入射與反射。另一方面，太陽電池表面分布有柵電極，盡量減小柵電極面積也是提高電池效率的有效手段之一，但傳統結構只能盡量減小但不能消除柵面積對太陽光的遮擋。

技術實現要素：

本發明的目的是設計一個提高光吸收效率的新型薄膜太陽電池。

本發明采用的技術方案為：一種新型薄膜太陽電池，包括表面防反層、表面反射層、pn結結構層、第一電極、第二電極、底面選擇反射層，其中，pn結結構層形成周期性的金字塔結構，表面防反層為表面涂層，均勻覆蓋在pn結結構層的上表面，表面反射層設置于表面防反層的凹陷處，第一電極、第二電極交替豎直植入到pn結結構層的內部，其中第一電極的植入深度大于第二電極，第一電極的頂端靠近金字塔的頂端，第二電極的頂端靠近表面反射層的底部，第一電極與第二電極的下端從底面選擇反射層7底面突出，第一電極、第二電極的下端通過叉指電極的方式引出得到陰極電極和陽極電極。

優選的，所述表面防反層采用光增透材料制成。

優選的，所述表面防反層采用二氧化硅或者氟化鎂制成。

優選的，所述表面反射層采用鏡面反射材料制成，表面反射層其橫截面為三角形，頂點低于表面防反層的最高處，頂角小于30度，用于將光線反射至表面防反層上。

優選的，所述pn結結構層由第一材料層、第二材料層交替周期排列而成，第一材料層、第二材料層共同組成金字塔結構，金字塔結構的頂角小于等于90度。

優選的，所述底面選擇反射層采用金屬銀、鋁或sin/鋁。

本發明裝置中，表面入射的太陽光大部分被直接吸收，另一部分經表面反射層反射后被金字塔頂部吸收，使得表面陷光效率接近100％，底面選擇反射層既可以反射材料層能夠吸收的短波長太陽光，還可以透射長波長太陽光或部分可見光，既可以降低整個電池結構的溫度，還可以作為汽車房屋等戶外物體窗戶或外墻上的貼膜使用,具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明的新型薄膜太陽電池的側視圖。

圖2為本發明的新型薄膜太陽電池的叉指電極結構示意圖。

下面結合附圖對本發明具體實施方式做進一步說明。

具體實施方式

實施例1

一種新型薄膜太陽電池，包括表面防反層1、表面反射層2、第一材料層3、第二材料層4、第一電極5、第二電極6、底面選擇反射層7，其中，第一材料層3、第二材料層4呈交替的周期排列，第一材料層3為p型si、第二材料層4為n型si，兩者共同組成金字塔結構，其頂角等于90度，表面防反層1為表面涂層，采用二氧化硅制成，均勻覆蓋在第一材料層3和第二材料層4的上表面，表面反射層2設置于表面防反層1的凹陷處，表面反射層2采用鏡面反射材料制成，表面反射層其橫截面為三角形，頂點低于表面防反層的最高處，頂角等于30度，用于將光線反射至表面防反層1上，第一電極5、第二電極6交替豎直植入到第一材料層3、第二材料層4的內部，其中第一電極5的植入深度大于第二電極6，第一電極5的頂端靠近第一材料層3、第二材料層4共同組成的金字塔的頂端，第二電極6的頂端靠近表面反射層的底部，第一電極5與第二電極6的下端從底面選擇反射層7底面突出，第一電極、第二電極的下端通過叉指電極的方式引出得到陰極電極和陽極電極。底面選擇反射層采用金屬銀制成，第一材料層3、第二材料層4左右周期排列寬度為320nm；整個太陽電池結構厚度為100um。

實施例2

本新型薄膜太陽電池與實施例1的結構基本一致，區別在于金字塔結構頂角為70度，表面反射層頂角為20度，第一材料層3、第二材料層4左右周期排列寬度為100nm；底面選擇反射層采用金屬鋁制成，整個太陽電池結構厚度為50nm。

實施例3

本新型薄膜太陽電池與實施例1的結構基本一致，區別在于金字塔結構頂角為60度，表面反射層頂角為10度，第一材料層3、第二材料層4左右周期排列寬度為1000um；整個太陽電池結構厚度為500um。

還可以在第一材料層3、第二材料層4中插入其他結構以形成pn結結構層，例如插入i型si層。底面選擇反射層也可以選用sin/鋁。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種新型薄膜太陽電池，包括表面防反層、表面反射層、PN結結構層、第一電極、第二電極、底面選擇反射層，其中，PN結結構層形成周期性的金字塔結構，表面防反層為表面涂層，均勻覆蓋在PN結結構層的上表面，表面反射層設置于表面防反層的凹陷處，第一電極、第二電極交替豎直植入到PN結結構層的內部，第一電極與第二電極的下端從底面選擇反射層7底面突出。本發明裝置中，表面入射的太陽光大部分被直接吸收，另一部分經表面反射層反射后被金字塔頂部吸收，底面選擇反射層可以反射材料層能夠吸收的短波長太陽光，既可以降低整個電池結構的溫度，還可以作為汽車房屋等戶外物體窗戶或外墻上的貼膜使用,具有廣泛的應用前景。

技術研發人員：謝自力;陳敦軍;張開驍
受保護的技術使用者：南京南大光電工程研究院有限公司
技術研發日：2017.06.22
技術公布日：2017.09.08