[发明专利]混合串联太阳能电池

说明书

串联太阳能电池(3)包括顶部太阳能电池(210)和底部太阳能电池(230)。顶部太阳能电池和底部太阳能电池各自具有相应的前表面和后表面，其中，相应的前表面均适于在使用期间面向辐射源。顶部太阳能电池布置成其后表面覆盖在底部太阳能电池的前表面上。顶部太阳能电池包括光伏吸收层(212)，光伏吸收层(212)的带隙大于晶体硅的带隙。底部太阳能电池包括晶体硅衬底(232)。在底部太阳能电池的前表面的至少一部分上，设置有钝化层堆栈(236)，钝化层堆栈(236)包括薄介电质膜(238)和选择性载流子提取材料或多晶硅的辅助层(240)。薄介电质膜设置在硅衬底与辅助层之间。

技术领域

本发明涉及串联太阳能电池。此外，本发明涉及用于制造这种串联太阳能电池的方法。本发明还涉及包括至少一个这种串联太阳能电池的太阳能面板。

背景技术

已知串联太阳能电池由具有非晶硅(a-Si)异质结的晶体硅底部电池和较高带隙(bandgap)的顶部太阳能电池组成。虽然底部太阳能电池由于a-Si异质结提供了高的开路电压(Voc)，这有利于串联性能，但是这种底部太阳能电池设计具有许多缺点。这些缺点为例如：i)非晶硅异质结的低横向导电性，需要使用透明导电氧化物(TCO)电极，这些电极(除非使用诸如氢或钨掺杂的InOx、氧化铟的昂贵材料)具有大的IR吸收；ii)非晶硅钝化的低热鲁棒性，这意味着产生的电池不能经常地焊接以进行互连，并且在2端子串联结构的情况下，顶部电池的处理也受到热限制；iii)制造具有非晶硅异质结的、互相交叉的背接触形式的电池需要复杂工艺和高成本。

本发明的目的是克服或减轻现有技术的缺点。

发明内容

该目的通过包括顶部太阳能电池和底部太阳能电池的串联太阳能电池来实现；顶部太阳能电池和底部太阳能电池各自具有相应的前表面和后表面；相应的前表面均适于在使用期间面向辐射源；顶部太阳能电池布置成其后表面与底部太阳能电池的前表面邻近(即，堆叠在上面或覆盖在上面)；顶部太阳能电池包括光伏吸收层，该光伏吸收层的带隙大于晶体硅的带隙；底部太阳能电池包括晶体硅衬底；其中，在晶体硅衬底的前表面的区域的至少一部分上设置钝化层堆栈，钝化层堆栈包括诸如薄氧化物(“隧道氧化物”)膜的薄介电质和选择性载流子提取材料或多晶硅的辅助层，薄介电质膜布置在硅衬底与辅助层之间。

有利地，由于与现有技术的非晶异质结层相比，钝化层堆栈中的材料可选择为热稳定结构，因此本发明提供了底部太阳能电池的改善的热鲁棒性，以及比将非晶硅异质结电池作为串联太阳能电池中的底部太阳能电池相对更低的生产成本。这种高的热鲁棒性可允许使用相对高温的制造过程，诸如标准的烧穿金属化等。

此外，使用具有诸如隧道氧化物的薄钝化介电质和辅助层的组合的钝化层堆栈，可提供相当低的电荷载流子复合(recombination)率，这导致更高的Voc和FF值，以及更高的串联太阳能电池性能。当辅助层从硅衬底提供选择性载流子提取(也描述为选择性载流子收集)时尤其如此，在这种情况下，钝化层堆栈被称为钝化式接触或钝化接触。当辅助层是本征的(非故意掺杂的，至多轻掺杂的)多晶硅层时，串联太阳能电池的增强也尤其如此，这不会导致钝化接触但是提供优异的钝化。

此外，现有技术应用TCO电极来补偿非晶异质结中的低横向导电性可以省略，因为辅助层的选择性载流子提取材料(诸如，厚度至少为几十纳米的高掺杂多晶硅)可提供横向导电性。