[发明专利]太阳能电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成的太阳能电池模组及其制作方法，尤其涉及一种能提高光电转化效率的太阳能电池及其制作方法。

背景技术

对作为重要的清洁能量源的太阳能电池的研究已进行了许多年。到目前为止，IV族材料如单晶硅、多晶硅、非晶硅、非晶碳化硅(amorphous SiC)、非晶锗化硅(amorphous SiGe)、非晶锡化硅(amorphous SiSn)，III-V族复合材料如GaAs、AlGaAs、InP，以及II-VI族复合材料如CdS、CdTe、Cu₂S都已被应用在太阳能电池的制作中。

一般而言，较佳的太阳能电池需要有以下特性：高的光电转化率、低的制作成本，以及短的能源回收期间(energy payback time)。

由单晶硅、多晶硅制作的太阳能电池具有较高的光电转化率，目前占据市场的主导地位。但是非晶硅(α-Si:H)太阳能电池具有较低的制作成本，高温性能好，以及短的能量复原期间等特点。这些优势令薄膜硅电池具有广阔的应用前景。然而，非晶硅太阳能电池也有它的缺陷-光电转化率低。

为克服上述非晶硅太阳能电池光电转化率低的缺陷，引入了一种新的太阳能电池结构，该结构包含具有不同禁带宽度(band gap energy)的两层光电转换层，光电转换层之间设有透明绝缘层。其中，最广泛应用的是由非晶硅电池层与微晶硅(μc-Si:H)电池层上下叠合而成的太阳能电池。

图1是现有技术中的一种串叠型太阳能电池的截面示意图。

在图1所示的太阳能电池中，第一太阳能电池层120与第二太阳能电池层130通过第二太阳能电池层130上方的透明导电层111、第一太阳能电池层120下方的透明导电层110串联起来。图2是上述太阳能电池的等效电路图。

一般而言，离入射光较近的第一太阳能电池层120由非晶硅制成，其具有较高的禁带宽度(band gap energy)，大约为1.7到1.9电子伏(eV)；而叠合在第一太阳能电池120上、离入射光较远的第二太阳能电池130由微晶硅制成，其具有的大约1.1电子伏的禁带宽度。由于包含具有不同频带吸收能力(absorption bands)的太阳能电池层，因而与单层的太阳能电池相比，其光电转化效率有所提高。

但是，这种由不同太阳能电池层叠合而成的新型结构也带来一个新问题。由于两种太阳能电池层为串联连接，因而它们的电流就被要求设计为相等，当入射光谱随着时间、天气、气候等因素变化时，通过直接串联得多节叠层电池中不同层的电池将无法保持电流匹配的条件，而不能实现最大化的能量产出。

因而，有必要对先前的技术进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能电池，其在光谱变化时仍保持有较高的光电转化率，从而实现最大的能量产出，并且制作成本较低。

本发明的另一目的是提供一种太阳能电池的制作方法，其制作成本低，且制得的太阳能电池具有较高的能量产出。

为实现上述目的，本发明提供一种太阳能电池，包括：

第一太阳能电池层，包括由一个或多个第一类型的太阳能电池串联而成第一太阳能电池组；

第二太阳能电池层，包括由一个或多个第二类型的太阳能电池串联而成的第二太阳能电池组；

位于第一太阳能电池层与第二太阳能电池层之间的透明绝缘层，所述透明绝缘层内具有开口，所述开口填充有导电材料而将所述第一太阳能电池组与所述第二太阳能电池组并联连接；

其中，所述第一太阳能电池层的禁带宽度大于第二太阳能电池层的禁带宽度，且所述第一太阳能电池组两端的最大功率电压与第二太阳能电池组两端的最大功率电压相等。

可选的，所述开口为通孔或沟渠。

可选的，所述第一类型、第二类型的太阳能电池的光电转换层的材质均选自由非晶硅、微晶硅、单晶硅、多晶硅、非晶SiC、非晶SiN、非晶SiGe、非晶SiSn、GaAs、AlGaAs、InP、GaP、CIGS、CdTe、Cu₂S、ZnTe、PbS、CIS、GaSb所组成的集合中的任意一种。

可选的，所述第一类型、第二类型的太阳能电池为非晶硅太阳能电池或微晶硅太阳能电池中的任一种。

可选的，所述第一太阳能电池层及第二太阳能电池层的上下两侧均设置有透明导电层。