[发明专利]一种具有改善短波响应功能的薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜太阳能电池，尤其涉及一种具有掺杂稀土荧光粉玻璃衬顶的具有改善短波响应功能的薄膜太阳能电池。

背景技术

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中，大阳能光伏发电是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。

制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料的光生伏特效应吸收光能后产生电能。

硅基叠层薄膜太阳能电池是从非晶硅单结薄膜太阳能电池技术发展而来的，电池主要是吸收太阳光谱中300nm-1100nm范围内的光谱。

图1显示出了一种硅基叠层薄膜太阳能电池，其为大面积以玻璃为衬顶的硅基叠层(非晶硅/微晶硅)薄膜太阳能电池的基本结构图(未按比例画出)。从顶部到底部依次为：玻璃衬顶1、第一层透明导电膜(TCO)2、P型碳化硅层(p-Sic)3、I型非晶硅层(i-a-Si)4、n型硅层(n-Si)5、p型微晶硅层(p-μc-Si)6、I型微晶硅层(i-μc-Si)7、n型微晶硅层(n-μc-Si)8、第二层透明导电膜(TCO)9、金属衬底层10。

太阳光谱由玻璃衬顶方向入射，穿过玻璃衬顶层1、第一层透明导电膜(TCO)2，p型碳化硅层3，然后到达做为第一吸收层的I型非晶硅层。

为了增加光的吸收，现有技术中采用不同吸收材料的多带隙结构，如非晶硅/微晶硅叠层技术，以便分段吸收太阳光谱，达到拓宽光谱响应，提高转换效率之目的。

在增加长波响应方面，采用了绒面TCO透明导电膜9、绒面多层背反射电极10来减少了光的反射和透射损失，增加了光在i层中(i层非晶硅4、I层微晶硅7)的传播路径，从而增加了光在i层的吸收。

在增加短波响应方面，p-Si层3先后尝试过宽带p-a-SiC和p-μc-SiC窗口层，改善了短波光谱响应。由于异质结SiC/Si的引入对光电子的输运产生不利影响，梯度界面层的使用改善了载流子的传输特性。

由于薄膜电池的结构和材料的物理性质的限制，上述结构增加短波响应的方法存在着局限。短波光子具有材料吸收率高、穿透率弱的特点，太阳光谱在到达第一吸收层4之前，短波波段300nm-450nm的光谱先后被玻璃衬顶层1、第一层透明导电膜2和p型碳化硅层3吸收，实际上对太阳能电池几乎没有贡献。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺陷，提出一种具有改善短波响应功能的薄膜太阳能电池。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有改善短波响应功能的薄膜太阳能电池，其上面三层包括玻璃衬顶层、第一层透明导电膜、p层碳化硅，其特征在于：玻璃衬顶层中掺杂有稀土荧光粉。

前述的薄膜太阳能电池，其中掺杂比例为5％～30％。

前述的具有改善短波响应功能的薄膜太阳能电池，其中玻璃衬顶层的边缘涂有反射膜。

前述的具有改善短波响应功能的薄膜太阳能电池，其中在p型碳化硅层之后，还依次包括i型非晶硅层、n型硅层、p型微晶硅层、I型微晶硅层、n型微晶硅层、第二层透明导电膜、金属衬底层。

本发明的有益效果是：

300nm-450nm波段的光谱，假设红移的平均光子-光子的量子效率是75％，计入立体角发射损耗12％后(计算见后)，只剩下66％。根据AM1.0和AM1.5太阳辐射数据，落在300nm-450nm波段内的光子数，考虑以上损耗，整体波段红移后有66％对电池有贡献，而落在450nm-1033nm波段内的光子数，假设贯穿玻璃衬顶层、透明导电膜和介质缓冲层的透射率为80％，即80％的光子对光电流有贡献。即使没有采用新型衬顶，也只是这部分对光电流有贡献，于是由于采用了新型的衬顶，则在AM1.0和AM1.5太阳辐射条件下，在原来的基础上对有效光强/光电流的贡献上限分别增加了8.4％和5.87％。薄膜太阳能电池对晶体硅太阳能电池而言具有温度系数低，弱光效应影响小的优点，采用新型衬顶材料后，体现在发电量上，长年累月的累积效果相当的明显。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是现有技术中硅基叠层薄膜太阳能电池的基本结构图；

图2是本发明的硅基叠层薄膜太阳能电池的基本结构图；

图3a是本发明衬顶材料的激发光谱；

图3b是本发明衬顶材料的发光光谱；

图4是光在玻璃衬顶层、第一层透明导电膜、p型碳化硅层中的传播示意图。

具体实施方式