[发明专利]叠层结构和具有该叠层结构的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，特别涉及一种叠层结构和具有该叠层结构的太阳能电池。

背景技术

由于能源的日益短缺，可再生绿色能源的开发利用越来越受到人们的关注，尤以太阳能的利用特别受到世人的青睐。作为太阳能转换媒介的光伏(photovoltaic)器件的开发引起了普遍关注。光伏器件又称为太阳能电池或光伏电池，用于将光能转换成电能。当光穿入光伏器件并被活性区吸收时产生光致载流子(电子和空穴对)，电子和空穴在器件里的电场作用下向相反方向迁移，被外电极收集形成光电压和光电流。

近年来，氢化非晶硅和纳米晶硅薄膜光伏器件以其大面积、低成本、易于生产及铺设安装等优势代表着光伏技术的发展趋势，随着光伏器件在商业和住宅设施中的广泛应用显现出巨大的潜力。图1为典型的薄膜太阳能电池结构示意图，如图1所示，薄膜太阳能电池包括高透明度和结构稳定的基板10，在基板10表面形成的透明导电氧化物前电极11，通常由锡氧化物(SnO₂)构成；p-i-n光电单元，包括p层12，其材料通常为硼掺杂的非晶硅合金，例如非晶硅碳(a-SiC)，非晶硅氮(a-SiN)，或者非晶硅氧(a-SiO)；光吸收层i层13，通常由本征的非晶硅、纳米硅、或非晶硅锗合金构成；n层14，通常由磷掺杂的非晶硅或纳米硅组成；另一层透明导电膜15以及反光金属膜16。透明导电膜15和反光金属膜16合在一起组成背电极20。金属膜16的外层是起保护作用的背板17。

薄膜太阳能电池的背电极20要求具有高的光反射率，以便有效地将未被吸收的长波光线18反射回光伏器件中，以增加光的吸收率，从而增加光电流。在使用透明导电氧化物薄膜15和反光金属膜16作为背电极时，常用的透明导电氧化物薄膜15的材料是氧化锌(ZnO，包括比如铝掺杂的氧化锌ZnO:Al)，反光金属膜16的一种材料是银，即背电极20为ZnO/Ag组合。然而，这种ZnO/Ag组合，银的厚度通常在150纳米至250纳米之间。虽然金属银具有良好的反光能力，但银自身的扩散能力很强，随着银渗透到硅层，厚的银层会导致明显的分流(shunt)亦即局部“短路”，分流又会使光电转化率下降。随着时间的推移，银会部分地失去本身的光泽，ZnO/Ag制成的背电极20的反光能力就会降低，同样导致光电转化率下降。另一种背电极20的透明导电氧化物薄膜15是氧化锌，反光金属膜16的材料是铝，即氧化锌和铝(ZnO/Al)的组合。ZnO/Al组合作为一种背电极20的材料，虽然避免了分流问题，但是反光能力要明显逊色于ZnO/Ag，这是因为铝的反光能力相比银要差很多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叠层结构和具有该叠层结构的太阳能电池，能够提高光电转换效率。

为达到上述目的，本发明提供的一种叠层结构包括透明导电氧化物层和位于所述透明导电氧化物层表面的反光层，所述叠层结构还包括辅助反光层，所述反光层位于所述透明导电氧化物层和辅助反光层之间。

优选地，所述透明导电氧化物层为氧化锌ZnO。

优选地，所述反光层为银或铝。

优选地，所述辅助反光层为镍Ni、钒V、钛Ti、铬Cr中的一种或组合。

优选地，所述反光层的厚度为20纳米～100纳米。

优选地，所述辅助反光层的厚度为60纳米～300纳米。

本发明还提供了一种太阳能电池，包括透明前电极，至少一个p-i-n光电单元，以及背电极，所述背电极为叠层结构，所述叠层结构包括透明导电氧化物层和位于所述透明导电氧化物层表面的反光层，所述叠层结构还包括辅助反光层，所述反光层位于所述透明导电氧化物层和辅助反光层之间。

优选地，所述透明导电氧化物层为氧化锌ZnO，所述反光层为银或铝。

优选地，所述辅助反光层为镍Ni、钒V、钛Ti、铬Cr中的一种或组合。

优选地，所述反光层的厚度为20纳米～100纳米。

优选地，所述辅助反光层的厚度为60纳米～300纳米。