[发明专利]具有非晶硅多结构层薄膜的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种具有非晶硅结构层的太阳能电池，其兼具吸收范围大、转换效率高与制造成本较低的具有非晶硅多结构层薄膜的太阳能电池。

背景技术

现有单阶面P-I-N太阳能电池，其是以a-Si(amorphous silicon，即非晶硅)所构成，但a-Si的能隙(bandgap、energy gap，或译作能带隙)约为1.7ev，对于能量较小的红光与红外光，照射后能量提升不足1.7eV，因此皆无法产生光伏特效应而发电。此外，如图1所示，其中的第二曲线L2为a-Si的吸收光谱曲线，其吸收系数在波长为0.45μm至0.6μm间时最佳(吸收系数大约介于0.7～1.0之间)，很明显的可以看出，若为波长介于0.68μm至0.76μm的红色可见光或是波长介于0.8μm以上的红外光，其相对应的吸收系数极低，换言之，大多数的红光与红外光均未被a-Si吸收。该第四曲线L4为太阳光的光谱分布曲线，可看出其波长大于0.76μm的部分占有相当的比例，若无法转换成电能是极大的损失。因此，现有单阶面P-I-N太阳能电池在转换效率上有一定的限制。

为了在转换效率上有所提升，可从多能带或多能阶结构着手，而现有的多能带结构太阳能电池多由GaInP、GaAs及Ge堆叠而成，该能隙范围虽提高到0.7～1.8ev，但吸收范围仍然有所局限。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种具有非晶硅多结构层薄膜的太阳能电池，其具有吸收范围大的优点，达到转换效率高的目的，并具有制造成本较低的市场竞争力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有非晶硅多结构层薄膜的太阳能电池，其特征在于，包括：一基板，可透光；一第一穿透电膜，是设于该基板上且可透光；一第一光电转换层，是由一第一P层、一第一I层及一第一N层堆叠而成，其中，该第一I层是由a-SiN构成，而该第一光电转换层是设于该第一穿透电膜上，且可调变的能带宽是介于1.7ev至2.3ev之间；一第二光电转换层，是由一第二P层、一第二I层及一第二N层堆叠而成，其中，该第二I层是由a-Si所构成，而该第二光电转换层是设于该第一光电转换层上，且可调变的能带宽为1.7ev左右；一第三光电转换层，是由一第三P层、一第三I层及一第三N层堆叠而成，其中，该第三I层是由a-SiSn构成，而该第三光电转换层是设于该第二光电转换层上，且可调变的能带宽介于0.08ev至1.1ev之间，又，该第一光电转换层的能隙是大于该第二光电转换层的能隙，且该第二光电转换层的能隙是大于该第三光电转换层的能隙；一第二穿透电膜，是设于该第三光电转换层的上方且可透光；一上电极，是设于该第二穿透电膜上。

前述的具有非晶硅多结构层薄膜的太阳能电池，其中第一、第二及第三光电转换层又可分别设有一第一缓冲层、一第二缓冲层及一第三缓冲层，又，所述第一光电转换层的能隙大于所述第二光电转换层的能隙，该第二光电转换层的能隙大于所述第三光电转换层的能隙。

前述的具有非晶硅多结构层薄膜的太阳能电池，其中第一光电转换层是以制程气体SiH4/NH3比例调变能带宽；所述第二光电转换层是以制程气体SiH4/H2比例调变能带宽；所述第三光电转换层是以溅镀或蒸镀方式调变能带宽。

本发明的有益效果是，其具有吸收范围大的优点，达到转换效率高的目的，并具有制造成本较低的市场竞争力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有单阶面太阳能电池的吸收光谱曲线图

图2是本发明的局部放大剖视图

图3是本发明的增加缓冲层的局部放大剖视图

图4是本发明的光电转换层的光源吸收过程的示意图

图5是本发明的能隙范围的示意图

图6是本发明的SiN、a-Si及SiSn的吸收系数曲线图

图中标号说明：

10基板                    20第一穿透电膜

30第一光电转换层          30P第一P层

30I第一I层                30N第一N层

30B第一缓冲层             40第二光电转换层

40P第二P层                40I第二I层

40N第二N层                40B第二缓冲层

50第三光电转换层          50P第三P层

50I第三I层                50N第三N层