专利名称：高效全光谱硅基双结光伏电池的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及的是一种光伏电池的新结构，属于太阳能应用领域。
背景技术：
光伏电池作为一种直接利用太阳能的光电转换器件，一直在向两个方向发展，一个是降低光伏电池的生产成本，另一个是提高光伏电池的光电转换效率。同时，光伏电池的稳定性也是一个值得关注的问题。晶体硅光伏电池具有效率高、性能稳定的优点，一直以来是光伏发电的主力，但晶体硅光伏电池制造过程中需要高温扩散，这增加了电池的应力，不利于电池片厚度的减薄， 导致其发电成本居高不下。于是人们转向研究非晶硅光伏电池，非晶硅光伏电池可以在低温下生产，耗材少，但是非晶硅光伏电池又面临一个光致退化的问题，这个问题始终没有得到很好的解决。由此人们寻找了另一途径，将宽带隙非晶硅作为窗口层，晶体硅作为衬底， 形成异质结光伏电池。日本三洋(Sanyo)公司1990年开始进行ρ型a_Si:H/本征a_Si:H/n型c_Si结构的HIT光伏电池的研究。1994年他们研究工作取得突破性进展，在Icm2面积上制备出转换效率为20. 0%的HIT光伏电池，并于1997年迅速实现了 HIT光伏电池的大规模产业化生产。所生产的面积超过IOOcm2的HIT光伏电池的效率高达17. 3%，更重要的是该电池的制作工艺温度在200°C的低温下实现，降低了制造成本。2000年该公司在利用太阳级纯度硅材料制备高效HIT光伏电池的研究方面又有新进展，在面积为100. 5cm2的低成本η型太阳能级CZ-Si片上制备出开路电压为719mv，效率为20. 7%的HIT光伏电池，该电池为双面结构，它创造了面积为IOOcm2的光伏电池转化效率最高的世界纪录。2009年，日本三洋公司宣布在厚度为98um，面积为100. 3mm2的衬底上，得到了光电转换效率达22. 8 %的电池，其开路电压高达743mV。总的来说，HIT光伏电池既有晶体硅光伏电池的高效、稳定，又有非晶硅光伏电池生产工艺的低温、工艺时间短等优点，是一种优秀的异质结光伏电池。但是HIT光伏电池属单结光伏电池，无法利用太阳光的全光谱，因此其效率提高有限，且高能光子的多余能量将传递给声子，使得光伏电池工作温度升高，降低了其输出功率。国际著名光伏专家新南威尔士大学的马丁 ·格林教授在多年研究的基础上，提出第三代光伏电池，该电池底电池为晶体硅光伏电池，中间电池及顶电池吸收层采用量子点材料所构成，通过量子调控来改变其光学带隙。但是该电池的底电池采用了长时间高温扩散工艺，加工时间长，这不利于提高生产效率，降低生产成本及硅片厚度，而理论计算表明 由两个单元所构成的双结电池基本可以利用整个太阳光谱，能大大提高电池的光电转换效率，当由三个单元构成三结光伏电池时，若把电池所增加的效率与所增加的工作量相比，从技术经济来看，投入大于产出
发明内容
本发明提出了一种高效全光谱硅基双结光伏电池，能最大限度利用太阳光谱，电池结特性好，同时电池工艺可在200度以下完成，生产效率高、生产成本低，有降低硅片厚度潜力。本发明的技术方案是这样实现的电池的顺序从上至下依次设置为正面银电极、正面TCO导电薄膜、正面ρ型纳米硅层、i型纳米硅层、正面η型纳米硅层、ρ型纳米硅层、正面纳米硅缓冲层、η型单晶硅、背面纳米硅缓冲层、背面η型纳米硅层、背面TCO导电薄膜和背面银电极。所述的i型纳米硅层的光学带隙为1. 75eV, η型单晶硅的光学带隙为1. 12eV。η型单晶硅为CZ单晶硅或FZ单晶硅。正面纳米硅缓冲层和背面纳米硅缓冲层的厚度均为8 10纳米。利用本发明的光伏电池，能极大限度地吸收太阳光，同时兼有HIT光伏电池和纳米硅薄膜光伏电池的部分优点，顶电池和底电池的p/i界面采用带隙渐变的缓冲层，以使它们的光学带隙能够匹配，克服常规异质结电池界面电场不连续的问题，减小因为带隙突变而引起的界面载流子复合，电池的结特性好，开路电压高；同时，对称性电池结构，可以使用来自地面的反射光，以此来获得高的转化效率。本发明是双结结构，能最大限度地吸收太阳光，其理论极限效率可达42.5%，是一种典型的高效全光谱硅基双结光伏电池。
图1为本发明的结构示意图；下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施例方式参照图1所示1.正面银电极，2.正面TCO导电薄膜，3.正面ρ型纳米硅层，4. i 型纳米硅层，5.正面η型纳米硅层，6. ρ型纳米硅层，7.正面纳米硅缓冲层，8. η型单晶硅， 9.背面纳米硅缓冲层，10.背面η型纳米硅层，11.背面TCO导电薄膜，12.背面银电极。以图1所示顺序为例说明，制备过程包括以下几个步骤(1)选取η型单晶硅片，硅片的电阻率为1 3Ω ^m,硅片的厚度为200 μ m左右， 采用浓度为20%的氢氧化钠溶液对硅片抛光，清洗后的硅片为抛光片，要求表面光亮，无斑点、划痕、水迹。(2)在η型单晶硅片的一面利用PECVD工艺先后沉积纳米缓冲层和η型纳米硅层， 得到电池的背面纳米硅缓冲层9和背面η型纳米硅层10。通过改变沉积工艺中的CH4浓度来调节纳米缓冲层和η型纳米硅层的带隙，形成渐变带隙；背面纳米硅缓冲层9和背面η型纳米硅层10的厚度为8 10纳米，沉积温度控制在200°C左右。(3)在经过上述处理的η型单晶硅片的另一面同样利用PECVD工艺依次沉积纳米缓冲层，P型纳米硅层，η型纳米硅层，i型纳米硅层，P型纳米硅层，得到正面纳米硅缓冲层7，ρ型纳米硅层6，正面η型纳米硅层5，i型纳米硅层4和正面ρ型纳米硅层3，各层的厚度为8 10纳米；工艺过程中通过改变CH4和IH6的浓度来分别改变沉积层的禁带宽度和掺杂浓度，使i型纳米硅层4的光学带隙为1. 75ev，沉积温度控制在200°C左右(5)在经过上述步骤处理的η型单晶硅片的正反两面，利用低物理损伤的溅射工
4艺沉积正面TCO导电薄膜2和背面TCO导电薄膜11，TCO导电薄膜的厚度为60nm lOOnm， 方块电阻为10-20 Ω / 口。 (6)最后利用丝网印刷的方法在上述正反两面的TCO导电薄膜上印刷正面银电极 1和背面银电极12，正面和背面电极对称印刷，采用低温烧结。
权利要求
1.一种高效全光谱硅基双结光伏电池，其特征在于电池的顺序从上至下依次设置为正面银电极、正面TCO导电薄膜、正面P型纳米硅层、i型纳米硅层、正面η型纳米硅层、 P型纳米硅层、正面纳米硅缓冲层、η型单晶硅、背面纳米硅缓冲层、背面η型纳米硅层、背面 TCO导电薄膜和背面银电极。
2.根据权利要求1所述的高效全光谱硅基双结光伏电池，其特征在于所述的i型纳米硅层的光学带隙为1. 75eV, η型单晶硅的光学带隙为1. 12eV。
3.根据权利要求1所述的高效全光谱硅基双结光伏电池，其特征在于m型单晶硅为 CZ单晶硅或FZ单晶硅。
4.根据权利要求1所述的高效全光谱硅基双结光伏电池，其特征在于正面纳米硅缓冲层和背面纳米硅缓冲层的厚度均为8 10纳米。
全文摘要
本发明公开了一种高效全光谱硅基双结光伏电池。该电池由上至下的顺序依次为正面银电极，正面TCO导电薄膜，正面p型纳米硅层，i型纳米硅层，正面n型纳米硅层，p型纳米硅层，正面纳米硅缓冲层，n型单晶硅，背面纳米硅缓冲层，背面n型纳米硅层，背面TCO导电薄膜，背面银电极。该结构的电池，底电池具有HIT光伏电池的部分优点，顶电池具有纳米硅薄膜光伏电池的特征。采用本结构的光伏电池结特性好，开路电压高，同时对称性电池结构，可以使用来自地面的反射光，能获得高的光电转化效率。
文档编号H01L31/078GK102208478SQ20111013237
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者帅争峰, 杨宏, 王鹤 申请人:西安交通大学