[发明专利]一种宽谱光伏效应的双结太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及Si光电子材料技术领域，尤其涉及一种宽谱光伏效应的双结太阳电池及其制备方法。

背景技术

硅太阳电池是当今光伏市场上的主体，而晶体硅太阳电池又是转化效率最高的，它的世界纪录为24.7％。晶体硅太阳电池在600～900nm波段具有很高的量子效率，而在1100nm以上则因禁带宽度而不能吸收，在300以下则无法充分利用单一光子的能量。因此，要继续提高晶体硅太阳电池的效率，就必需在长波和短波段下功夫。

多能级光吸收是一种宽谱的光吸收方法^[1]，能否在Si材料中实现多能级光吸收一直是光伏界非常感兴趣的。1959年Fan和Ramdas^[2]报道经离子辐照的硅能在禁带中的形成深能级，这种深能级能对波长达4000nm的红外光产生光吸收和光电流，经快中子幅照的硅在1800nm和3900nm有两个明显的吸收峰，其中1800nm吸收峰可以延伸至1550nm产生光吸收。

2001年Marzur在超快激光与Si表面作用的研究中首次制备出了表面微米级晶锥结构，这种结构可以广谱减反太阳光，并且它的硫掺杂层可以宽谱吸收太阳光^[3]。用这种结构制备的Si探测器，其室温下红外光电响应达到1300nm。本发明所涉及的杂质深能带无疑会增加Si对红外光的吸收，这样制备的电池必定会拓宽光电转换谱。

另一方面，Ge能带带隙宽度小于Si能带带隙宽度，用两种材料可以大大增强电池对太阳光的宽谱吸收；其n-Si/p-Ge异质结又属于第二类半导体异质结，即在异质结处无论价带还是导带都没有尖峰，非常有利于光生电子-空穴对的分离和各自输运。本发明所涉及的Si/Ge异质结必定会形成宽的光电转换谱，大大提高Si光伏电池的转换效率，使之被广泛应用。

参考文献：

[1]Martin A.Green，Solar Cells：Operating Principles，Technology，and System Applications，University of New South Wales (1986).

[2]Fan H Y，Ramdas A K，“Infrared Absorption and Photoconductivity in Irradiated Silicon”，J.Appl.Phys.30：1127-1134(1959).

[3]C.Wu，et.al.，“Near-unity below-band-gap absorption by micro-structured silicon”，Applied Physics Letters，78(13)：1850-52，2001.

[4]R.N.Bracewell，R.M.Swanson，“Silicon photovoltaic cells in TPV conversion”，Interim EPRI ER-633，Electric Power Research Institute，1978.

[5]C-H.Lin，“Si/Ge/Si double heterojunction solar cells”，Thin Solid Films，518，5255-5258，2010.

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种宽谱光伏效应的双结太阳电池及其制备方法，以提高光伏电池的光电转换效率。

(二)技术方案

为达到上述目的的一个方面，本发明提供了一种宽谱光伏效应的双结太阳电池，该电池是在第一导电类型衬底的迎光面上依序具有一迎光面第二导电类型层和一介质钝化层，所述介质钝化层表面为广谱减反结构；在第一导电类型衬底的背光面依序具有一背光面第一导电类型层及一背光面第二导电类型层；在所述迎光面第二导电类型层上形成第一电极、在所述背光面第二导电类型层上形成第二电极、在所述背光面第一导电类型层上形成第三电极，构成所述双结太阳电池。

上述方案中，其中所述背光面第二导电类型层上具有开口，暴露出所述背光面第一导电类型层，并在其上形成所述第三电极。

上述方案中，其中所述第一导电类型衬底为第一导电类型Si衬底；所述迎光面第二导电类型层为掺入第二导电类型杂质的Si、Al_1-xGa_xAs、Ga_1-xIn_xP薄膜，其中0≤x＜1，其能带带隙宽于或等于第一导电类型衬底的能带带隙。