[发明专利]一种光电转换组合体、太阳能电池及供电设备

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种光电转换组合体、太阳能电池及供电设备。

背景技术

随着地球资源的不断消耗以及环境问题的日益突出，人们更倾向于需求能够更少地引起环境问题的新能源。太阳能作为一种分布广泛、取之不尽、用之不竭且无污染的绿色清洁能源，在新能源的研究中占有重要的地位，并且也因此成为人类社会可持续发展的首选目标。所以，如更好地利用光能，例如将光能转换成电能的太阳能电池的研究成为世界各国重点投资、大力研发的重大课题。其中，硅基太阳能电池已经成为一种最具发展潜力的太阳能研究方向。

围绕太阳能电池的主要研究难点是如何提高光电转换效率。目前解决太阳光谱能量在低波段损失的方法主要有如下两种情况：(1)利用能带工程调控半导体的能带结构，增加具有不同带隙的材料数目以匹配太阳光谱，即构建全硅基叠层太阳能电池未解决太阳光谱能量损失，但对于单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜，该方法的实施仍存在较大的困难。(2)根据量子尺寸效应，通过控制量子点尺寸可以调节量子点的禁带宽度，得到比单晶硅带隙大的可控宽带隙纳米硅材料。制备含有不同量子点尺寸的纳米硅结构，实现吸收范围覆盖到紫外光波段的宽波长吸收，从而提高吸收和转换效率。要在近紫外可见光波段的光谱响应特性得到明显提高，纳米硅晶粒尺寸要达到3nm以下，对实验条件和工艺要求较高。然而，一种简单、更易实现的太阳能电池性能提升的解决方案仍是亟待解决的问题。

发明内容

为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题，本发明提出了一种光电转换组合体、太阳能电池及供电设备。

本发明是这样实现的：

在第一方面，本发明实施例的提供了一种光电转换组合体。

光电转换组合体包括：

背电极；

由二氧化硅形成的钝化层，所述钝化层形成于所述背电极；

硅基材，硅基材以P型掺杂区邻近钝化层的方式形成于钝化层，硅基材两个相对的表面均被构造有陷光结构，背电极通过贯穿钝化层而与硅基材形成欧姆接触；

由二氧化硅形成的减反调节层，减反调节层以邻近硅基材的N型掺杂区的方式形成于硅基材，减反调节层具有贯穿并能够暴露硅基材的表面的穿孔；

形成于减反调节层表面以及通过穿孔暴露的硅基材的石墨烯，石墨烯与硅基材构成肖特基接触的肖特基异质结，且硅基材与石墨烯接触的表面经过了钝化处理以形成陷光结构；

表面电极，表面电极形成于由穿孔暴露的硅基材，且表面电极与石墨烯结合，且表面电极与硅基材形成欧姆接触。

在其他的一个或多个示例中，陷光结构为粗糙层。

在其他的一个或多个示例中，粗糙层具有绒面结构、锥形纳米结构。

在其他的一个或多个示例中，表面电极呈梳状或S型布置。

在其他的一个或多个示例中，表面电极采用金、银、钛、铂、镍、导电氧化物中任一种制作而成。

在其他的一个或多个示例中，硅基材是单晶硅、多晶硅、非晶硅中的任意一种。

在其他的一个或多个示例中，减反调节层形成至硅基材的内部，减反调节层向硅基材内部延伸的深度为1.0～1.6微米，石墨烯为单层或多层且总厚度为30～60nm。

在第二方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池。

太阳能电包括如前述的光电转换组合体。

在其他的一个或多个示例中，太阳能电池还还包括玻璃面板，玻璃面板形成于表面电极的表面。

在第三方面，本发明实施例提供了一种供电设备。

供电设备包括匹配连接的供电接口和电池组。电池组包括至少一个如前述的太阳能电池。当太阳能电池的数量为两个及以上时，各个太阳能电池之间串联或并联。

有益效果：

本发明实施例提供的光电转换组合体通过在结构上进行优化，提供一种可行的太阳能电池改进方案。其中，减反调节层可以减少入射阳光的反射损失，使得更多的太阳光能够被利用。钝化层同样可以起到减少太阳光的光损失，提高长波长背反射效果，增加载流子数量。此外，钝化层还能够减少载流子的复合。石墨烯与硅基形成的异质结能够更好地分离光生载流子。通过复合硅基PN结以及石墨烯与硅基的异质结的光电转换组合体的结构，可以在一定程度上促进载流子的有效传输。

附图说明