[实用新型]双面受光的晶体硅/薄膜硅异质结太阳电池

说明书

技术领域

本实用新型属于光电转换的光伏领域，特别是涉及一种双面受光的晶体硅/薄膜硅异质结太阳电池及制作方法。

背景技术

太阳电池是一种光电转换器件，其基本特性是接受太阳光直接转化为电能。太阳电池的基本结构是由两种不同导电类型的半导体材料组成的大面积p-n结，半导体材料对太阳光具有很高的吸收能力，p-n结的内部电场分离半导体材料所产生的光生载流子，即电子-空穴对，形成势垒，通过金属电极收集并导出载流子，形成电力。为了提高太阳电池对光的吸收能力，通常半导体材料的表面制作成凹凸结构，通过对太阳光的多次折射和多重吸收，减少太阳光在表面反射，同时，在表面制作具有减反射功能的电介质或者其他光学薄膜材料，即，表面减反射薄膜，进一步减少表面反射所引起的光学损失，提高对太阳光的吸收能力。

太阳电池以晶体硅为主，利用半导体的工艺技术进行加工制作。首先利用化学试剂或者物理方法对晶体硅表面进行腐蚀或者刻蚀制作具有规则性的金字塔结构，利用气态或者固态扩散在表面制作p-n结，在前表面沉积光学薄膜减少太阳光的反射损失，最后制作金属电极完成太阳电池基本机构的加工制作。

为了获得电力输出，有效保护太阳电池，适应大规模安装使用，通常利用金属线或者金属带把多个太阳电池进行串联或者并联，然后，在接受太阳光的前表面利用高透光率的玻璃，背面利用具有较好密封性的高分子树脂材料，在玻璃、电池、背板之间加入具有较强粘接和密封性能的封装材料把玻璃、电池和背板结合在一起，制作成有多个电池组成的发电单元，即光伏组件。为了便于搬运和安装，同时具有一定的承载和抗风能力，通常在组件的边缘安装金属边框。

随着太阳电池技术的发展和大规模应用，太阳电池材料和结构也发生了很大的变化，除晶体硅太阳电池以外，出现了多种化合物材料的太阳电池，例如，砷化镓(GaAs)、铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)等。这些太阳电池大部分都不是由同一种材料组成p-n结，即同质结(homojunction)太阳电池，而是由这些光吸收材料与其他材料组成异质结(Heterojunction)p-n结的结构。在硅材料系列中，除最初的单晶硅太阳电池以外，还出现了多晶硅和薄膜硅太阳电池。多晶硅太阳电池除在制作表面凹凸结构所使用的方法与单晶硅不同以外，其他工艺技术基本相同。薄膜硅太阳电池中又有非晶硅、微晶硅、甚至纳米硅薄膜太阳电池。由于这些薄膜的结构不完整，存在大量的结构缺陷，最具代表性的是没有形成接合键的硅原子的悬挂键(Dangling-bond)，单纯由p型和n型薄膜形成太阳电池在p-n结耗尽区域的复合速率非常高，电池的转换效率很低。因此，又实用新型了p-i-n结构的太阳电池，即，在p和n型薄膜材料之间加入非掺杂的本征(Intrinsic)非晶硅薄膜作为光吸收层，使载流子在p-n结区域的复合大幅度降低，太阳电池的转换效率获得有效提高。然而，由于非晶硅和微晶硅薄膜在光照条件下发生变化，尤其在吸收高能量的紫外光后硅和氢的结合键会产生裂解，使薄膜内部的结构缺陷增加，导致太阳电池的转换效率下降，即光致衰减。