[发明专利]串迭型太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，特别是涉及一种串迭型的太阳能电池。

背景技术

20世纪70年代，由美国贝尔实验室首先研制出的硅太阳能电池逐步发展起来。随着太阳电池的发展，如今太阳能电池有多种类型，典型的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物太阳能电池、串迭型太阳能电池与染料敏化太阳能电池等。由于材料特性上的限制，对于结晶硅太阳电池的效率，几乎已经达到最佳的水平，要再进一步提升的空间有限。目前比较具有成长潜力的为多接面的串迭型太阳电池(Tandem Solar Cell)。

串迭型太阳能电池属于一种运用新颖元件结构的太阳能电池。把两个或两个以上的电池堆叠起来，将能够吸收较高能量光谱的电池放在上层，吸收较低能量光谱的电池放在下层，通过不同材料的电池，将光子的能量层层吸收。亦即，通过设计多层不同能隙的太阳能电池来达到吸收效率最佳化的结构设计。

然而串迭型太阳能电池仍有以下缺点待改善：

1.当入射光进入串迭型太阳能电池后，各层太阳能电池组件的光吸收效果会递减，使得整体串迭型太阳能电池无法发挥更大的能量转换效率。

2.由于上下层太阳能电池组件的吸光差，造成上下层太阳能电池的光电流产生电流不匹配(current mismatch)的问题，导致整体串迭型太阳能电池输出的短路电流降低。

发明内容

为了解决上述先前技术不尽理想之处，本发明提供了一种串迭型太阳能电池，包含依次堆叠形成的透明基板、前电极层、第一电池层、功能性光学介质层、第二电池层与背电极层，其中，第一电池层的材料由非晶硅(Amorphous silicon)或者是非晶硅锗(Amorphous silicon-germanium)材料所组成。第二电池层的材料由单晶硅、单晶锗、多晶硅、多晶锗、微晶硅、微晶锗、多晶硅锗、微晶硅锗或者硅锗合金所组成。借此，当入射光由透明基板入射后，依次进入前电极层、第一电池层、功能性光学介质层以及第二电池层，而入射光自背电极层一次反射后借由功能性光学介质层而减少再度进入第一电池层的能量。

因此，本发明的主要目的是提供一种串迭型太阳能电池，借由其功能性光学介质层朝向第一电池层的一面设置抗反射薄膜，可减少入射光自背电极层一次反射后进入第一电池层的能量，可以增加第二电池层捕捉(trap)入射光的量，降低第一电池层与第二电池层的光吸收差，改善电流不匹配的问题，由此提高此串迭型太阳能电池输出的短路电流，并进一步提高此串迭型太阳能电池整体的光电转换效率。

此外，本发明的次要目的是提供一种串迭型太阳能电池，借由其功能性光学介质层至少具有第一介质层及第二介质层，而第一介质层设置于功能性光学介质层朝向背电极层的一面且具有第一折射系数(refractive index)，而第二介质层设置于功能性光学介质层朝向前电极层的一面且具有第二折射系数，第一折射系数大于第二折射系数。借此，可减少入射光自背电极层一次反射后进入第一电池层的能量，可以增加第二电池层捕捉(trap)入射光的量，降低第一电池层与第二电池层的光吸收差，改善电流不匹配的问题，由此提高此串迭型太阳能电池输出的短路电流，并进一步提高此串迭型太阳能电池整体的光电转换效率。

此外，本发明的再一目的是提供一种串迭型太阳能电池，借由其功能性光学介质层具有梯度折射系数(gradient refractive index)，且此梯度折射系数的数值自朝向背电极层的一面至朝向前电极层的一面递减。借此，可减少入射光自背电极层一次反射后进入第一电池层的能量，可以增加第二电池层捕捉(trap)入射光的量，降低第一电池层与第二电池层的光吸收差，改善电流不匹配的问题，由此提高此串迭型太阳能电池输出的短路电流，并进一步提高此串迭型太阳能电池整体的光电转换效率。

本发明再提供一种串迭型太阳能电池，包含依次堆叠形成的透明基板、前电极层、第一电池层、第二电池层、功能性光学介质层、第三电池层与背电极层。其中，第一电池层与第二电池层的材料由非晶硅(Amorphous silicon)或是非晶硅锗(Amorphous silicon-germanium)材料所组成。第三电池层的材料由单晶硅、单晶锗、多晶硅、多晶锗、微晶硅、微晶锗、多晶硅锗、微晶硅锗或者硅锗合金所组成。借此，当入射光由透明基板入射后，依序进入前电极层、第一电池层、第二电池层、功能性光学介质层以及第三电池层，而入射光自背电极层一次反射后借由此功能性光学介质层而减少再度进入第二电池层的能量。