[发明专利]太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池。

背景技术

太阳能电池通常以固态晶体结构为特征，所述固态晶体结构在价带(valence band)和导带(conduction band)之间形成有能带隙(band gap)。

当光为具有固态晶体结构的材料所吸收时，占据低能态的电子受激发会穿过所述能带隙而到达较高能态。例如，当半导体价带中的电子从太阳辐射的光子吸收足够的能量时，它们可跃过能带隙至更高能量的导带。激发至较高能态的电子留下未占据的低能量位置或者空穴，和导带中的自由电子一样，这种空穴可在原子间移动形成电荷载流子，从而有助于晶体的导电性。半导体中吸收的大多数光子产生这种电子空穴对，这种电子空穴对产生光电流并进而产生由太阳能电池显示出的光电压。

在半导体中跨越能带隙需要克服固定量的势能差。对于待激发跃过能带隙至高能导带的处于低能价带中的电子，其必须从吸收的光子中吸收足够量的能量，该能量值至少等于跨越能带隙的势能差。而半导体对光子能量小于能带隙的辐射是透明的。因此，在单个半导体太阳能电池中，为了从太阳辐射光谱俘获尽可能多的光子，半导体需具有小的能带隙，使得即使具有较低能量的光子也可激发电子跃过能带隙。但是，具有较小能带隙的材料的使用导致装置的光电压和功率输出降低，所以存在限制。

现有技术中还发展了串叠型或者多结(级联)的太阳能电池，参考图1，示出了现有技术太阳能电池一实施例的示意图。所述太阳能电池包括玻璃基板10、位于玻璃基板上的第一太阳能电池单元1、第二太阳能电池单元2，所述第一太阳能电池单元1、第二太阳能电池单元2叠层设置且相互接触。其中第一太阳能电池单元1具有较大的能带隙并吸收较高能量的光子，而第二太阳能电池单元2具有较小的能带隙并吸收较低能量的光子，以实现光学级联效应(cascading effect)。

更多的串叠型电池的技术可参考美国专利US5,019,177。

现有的串叠型或者多结太阳能电池大部分是由不同的硅基子电池堆叠形成，比如常见的由非晶硅太阳能电池单元与微晶硅太阳能电池单元堆叠形成的串叠型太阳能电池。但是，这类太阳能电池对光的转换效率仍较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高光转换效率的太阳能电池。

为了解决上述问题，本发明提供一种太阳能电池，包括：第一太阳能电池单元，所述第一太阳能电池单元包括第一p-i-n半导体层；第二太阳能电池单元，所述第二太阳能电池单元包括第二p-i-n半导体层；以及位于所述第一太阳能电池单元和所述第二太阳能电池单元之间的中间层；其中所述中间层为非掺杂半导体层，且与所述中间层两侧相接触的第一p-i-n半导体层与第二p-i-n半导体层为不同掺杂型，所述中间层的能带隙小于所述中间层两侧相接触的第一p-i-n半导体层与第二p-i-n半导体层的能带隙。

可选地，所述中间层为单层或多层结构。

可选地，所述中间层为纳米团簇结构。

可选地，所述中间层的厚度在1至10nm的范围内。

可选地，所述中间层还包括缺陷，且所述缺陷的浓度大于或等于10¹⁶/cm³。

可选地，与所述中间层相接触的半导体层的掺杂浓度大于或等于10¹⁷/cm³。

可选地，所述中间层的材料为微晶Si、微晶Ge、微晶Si_1-xGe_x或非晶Si_1-xGe_x，其中x大于0.2。

可选地，所述中间层为Si层、Si_1-xGe_x层交替构成的多层结构，其中x大于0.2。

可选地，所述中间层为Si层、Ge层交替构成的多层结构。

可选地，所述中间层为Si_1-xGe_x阵列上设置有Ge纳米点的纳米团簇结构，其中x大于0.2。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.所述中间层的能带隙小于所述第一型掺杂的半导体层的能带隙，且小于所述第二型掺杂的半导体层的能带隙，可以促进中间层位置处电子和空穴的隧穿复合，从而可以提高太阳能电池的输出功率，进而提高了光转换效率。