[发明专利]一种太阳能电池芯片结构及制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种太阳能电池芯片结构及制备方法。其主要改进之处为，在所述背电极和所述电池层之间设有折射层，所述折射层包括折射层，在所述折射层远离光射入方向的一面设有凹陷，所述凹陷的内表面设有反射层I；在所述前电极与所述电池层的接触面上设有反射层II，光线可在所述反射层I与所述反射层II之间进行多次反射。本发明所述的太阳能电池可以与前电极结构形成来回反射的区间，起到很好的陷光作用，能有效反射入射光线，增加光在电池层的传输路径，进而提高了太阳能电池的整体效率。本发明的制备工艺简单，且不影响电池层的晶体生长质量，便于应用与推广。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种太阳能电池芯片结构及制备方法。

背景技术

In_xGa_1-xN的禁带宽度为0.64-3.4eV，几乎覆盖整个太阳光波段，而受到人们的关注。近年对In_xGa_1-xN/GaN多量子阱(MQW)结构在太阳能电池领域的研究，显示In组分、势阱宽度、势垒宽度等对电池结构都有显著的影响，可通过调整工艺参数提高太阳能电池的整体效率。但是，就目前的材料生长技术而言，较高厚度、高In组分氮化物薄膜材料的生长还具有很大的挑战性。主要是因为在使用有机金属化学气相沉积(MOCVD)方法在制备高In组分合金材料时，容易出现铟聚集的“铟滴”析出，所以难以制备高In组分的氮化物薄膜。并且生长过厚的InGaN，薄膜外延层的晶体质量会急剧下降。

在现有技术条件下，为保证薄膜外延层的晶体质量，采用MQW结构时，InxGa1-xN吸收层的总厚度一般只有几十纳米左右，和几百纳米的目标厚度仍有较大差距,但是吸收层厚度较薄的话，太阳光不能得到充分的吸收，大大降低了氮化物太阳能电池光电转化效率。因此，为了提高氮化物太阳能电池的光电转化效率，常用做法是在芯片中制作布拉格反射层(DBR)，使得透过吸收层的太阳光子被反射回来，再次被吸收，进而提高器件的光电转换效率。InxGa1-xN太阳能电池一般通过MOCVD直接外延生长高质量的AlN/GaN周期DBR反射层，AlN和GaN的折射率差Δn只有0.35，其所组成的AlN/GaN DBR的反射带宽较窄，并且AlN和GaN两者之间有2.5％的晶格失配，难以通过MOCVD直接外延生长高质量的AlN/GaN DBR。常规的AlN/GaN DBR不仅影响后续晶体生长质量，而且生长工艺复杂，本专利提出一种具有折射层的太阳能电池芯片结构及制备方法，制备工艺简单，利用折射层与前电极结构形成来回反射的区间，能有效增加光在吸收层的传输距离，变相提高吸收层厚度，提高入射光线吸收几率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种陷光效果好的太阳能电池芯片结构及制备方法，即一种具有折射层的太阳能电池芯片结构及制备方法)。

本发明第一目的在于提供一种太阳能电池芯片结构，依次包括层叠设置的前电极、电池层和背电极，其主要改进之处为，在所述背电极和所述电池层之间设有折射层，在所述折射层远离光射入方向的一面设有凹陷，所述凹陷的内表面设有反射层I；在所述前电极与所述电池层的接触面上设有反射层II，光线可在所述反射层I与所述反射层II之间进行反射。

本发明通过折射层、凹陷及其前电极上设置的反射层，使得射入其中的光在前电极与凹陷间进行多次反射，增加了光在电池层中的传输路径，进而提高了入射光线的吸收几率。

本发明中的凹陷可以为多个倒锥形或其他不规则体，也可以是V型槽，以增强反射效果为目的，可以有多种形状，数目可设置多个。所述反射层可以为银，也可以是其他具有较好反射效果的导电材料，在此不做进一步限定。

作为优选，所述前电极与所述凹陷在竖直方向上错位排布。通过上述设置，有利于光线在所述反射层I与反射层II之间进行多次反射，可进一步增加光线在电池中传播的路线的长度，有利于提高电池对光的吸收效率。