[发明专利]具有反射增强层的光伏装置

说明书

技术领域

概括地讲，本发明涉及光伏装置，并且更具体地讲，涉及在光伏装置的背接触(back contact)增强反射。

背景技术

PV(或太阳能)电池用于将太阳能转换成电能。通常，以其基本形式，PV电池包括由放置在衬底层上的二或三层制成的半导体结，和用于以电流形式将电能传递至外电路的两接触层(导电层)。此外，另外的层通常用于增强PV装置的转换效率。

对于PV电池存在多种候选材料系统，其每一种具有一定优点和缺点。CdTe为突出的多晶薄膜材料，其具有约1.45-1.5电子伏的接近理想的带隙。CdTe也具有非常高的吸收性，并且CdTe膜可使用低成本技术制造。铜铟镓硒化物(Copper Indium Gallium Selenide) (CIGS)和铜锌锡硫化物(Copper Zinc Tin Sulfide) (CZTS)分别由于其高转换效率和丰富性而为用于PV电池的其它有前景的候选材料系统。

目前，CdTe光伏装置具有钼或石墨背接触。用这些材料，在背接触的反射较差。目前，CdTe装置中吸收层的厚度近似约3微米。因为这明显厚于λ<800 nm的辐射吸收深度，所以吸收层入射的大部分光的吸收不成问题。然而，从碲可用性的角度来看和因为具有n-i-p配置的光伏装置的增加，期望使用更薄的吸收层。然而，由于在背接触反射较差，一些光将通过吸收剂而不被吸收，因此降低短路电流密度(J_sc)。

因此期望提供具有改进的背接触反射的光伏装置。

发明内容

本发明的一个方面在于光伏装置，其包括含有硫属化物材料的吸收层。所述光伏装置进一步包括背接触和放置在所述吸收层与所述背接触之间的反射增强层。

本发明的另一个方面在于光伏装置，其包括含有镉和碲的吸收层。所述光伏装置进一步包括背接触和放置在所述吸收层与所述背接触之间的反射增强层。所述反射增强层包含至少一种透明导电材料。所述光伏装置进一步包括中间层。所述吸收层放置在所述中间层与所述反射增强层之间。所述中间层包含选自以下的材料：硫化镉(CdS)、硫化铟(III) (In₂S₃)、硫化锌(ZnS)、碲化锌(ZnTe)、硒化锌(ZnSe)、碲化镉镁(cadmium magnesium telluride)(CdMgTe)、硒化镉(CdSe)、含氧的硫化镉(CdS:O)、氧化铜(Cu₂O)、无定形或微晶硅和Zn(O,H)及其组合。

本发明的又另一个方面在于光伏装置，其包括含有硫属化物材料的吸收层，其中所述硫属化物材料包含由下式表示的掺杂或未掺杂的组合物(composition)：Cu_1-yIn_1-xGa_xSe_2-zS_z，其中0≦x≦1；0≦y≦0.3和0≦z≦2。所述光伏装置进一步包括背接触和放置在所述吸收层与所述背接触之间的反射增强层。所述反射增强层包含至少一种透明导电材料。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优势将变得更好理解，其中在整个附图中，同样的字符代表同样的部件，其中：

图1为本发明各种实施方案具有顶衬配置(superstrate configuration)并包括反射增强层的实例光伏电池的横断面示意图；和

图2为本发明各种实施方案具有底衬配置(substrate configuration)并包括反射增强层的实例光伏电池的横断面示意图；

图3为具有放置在反射增强层与吸收层之间的缓冲层的图1中所示的实例光伏电池的横断面示意图；

图4为具有放置在反射增强层与吸收层之间的缓冲层的图2中所示的实例光伏电池的横断面示意图；

图5为具有放置在反射增强层与吸收层之间的p+层的图1中所示的实例光伏电池的横断面示意图；和

图6为具有放置在反射增强层与吸收层之间的p+层的图2中所示的实例光伏电池的横断面示意图。

具体实施方式

本文术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、量或重要性，而是用于区别一个元素与另一个元素。本文术语“a”和“an”不表示量的限制，而是表示存在至少一个所指项目。与数量联合使用的修饰语“约”包括所指明的数值并具有上下文指定的含义(例如包括与具体数量的测量相关的误差度)。另外，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。