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一种碲锌镉/单晶 硅叠层 太阳能 电池

阅读：619发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池，包括：顶部可吸收偏向短波的高能太阳光的碲锌镉太阳能电池和底部可吸收偏向长波的低能太阳光的单晶硅太阳能电池。叠合时采用顶部碲锌镉太阳能电池的背电极和底部单晶硅太阳能电池的表面电极完全重合，可使单晶硅太阳能电池的受光面可充分吸收从顶部电池透过的光子。这种碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池结构大大扩展了对太阳光谱的吸收范围，最大程度地提高了太阳光能的利用，提高了光电转换效率，降低了光能损失。，下面是一种碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池，其特征在于，包括：一位于顶部的吸收偏向短波的高能太阳光的碲锌镉太阳能电池，以及一位于底部的吸收偏向长波的低能太阳光的单晶硅太阳能电池；
所述的碲锌镉太阳能电池，包括：玻璃衬底(1)，在玻璃衬底上依次沉积有透明导电氧化物前电极层(2)、n型CdS窗口层(3)、p型碲锌镉吸收层(4)、透明导电层(5)、背电极(6)；
所述的单晶硅太阳能电池由在单晶硅薄片上通过气相扩散形成的pn结，在pn结的表面和背面通过印刷形成的表面电极(7)和背面电极(10)组成。
2.根据权利要求1的一种碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池，其特征在于：所述的碲锌镉太阳能电池的背电极(6)和单晶硅太阳能电池的表面电极(7)的形状和大小完全一致。
3.根据权利要求1的一种碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池，其特征在于：所述的顶部碲锌镉太阳能电池和底部的单晶硅太阳能电池叠合时，背电极(6)和表面电极(7)要完全重合。

说明书全文

一种碲锌镉/单晶硅叠层 太阳能 电池

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池，具体是指一种碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池结构。

背景技术

[0002] 太阳能电池是将光能直接转化成电能的器件，对于单结太阳能电池，即便是用晶体材料制备，其光电转换效率的理论极值一般在AM1.5的光照条件下也仅有25％左右。这是因为太阳光谱的能量分布较宽，现有任何一种半导体材料都仅能吸收其中能量比其能隙值高的光子。其余的光子不是透过电池被背电极金属吸收转变成热能，就是将能量传递给电池材料本身的原子，使材料本身发热。这些能量都不能通过产生光生载流子变成电能。不仅如此，这些光子产生的热效应还会升高电池工作温度而使电池性能下降。

[0003] 为了最大程度地有效利用更宽广波长范围内的太阳光能量，太阳光谱可以被分成连续的若干部分，用能量宽度与这些部分有最好匹配的材料做成电池，并按能隙从大到小的顺序从外向里叠合起来，让波长最短的光被最外边的宽带隙材料电池利用，波长较长的光能够透射进去让较窄能隙材料电池利用，这样就有可能最大限度地将太阳光能转换成电能，具有这种结构的太阳能电池称为叠层电池。

[0004] 高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关成熟的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅电池的工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。在硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，在大规模应用和工业生产中一直占据主导地位，目前单晶硅太阳能电池的转化效率超过23％。

[0005] 由于单晶硅的禁带宽度为1.1eV，使得材料本身对太阳辐射光谱的短波区域不敏感，这就限制了单晶硅太阳能电池的转换效率。而碲锌镉(Cd1-xZnxTe)的禁带宽度随x值在1.45eV到2.26eV间连续可调。若将碲锌镉太阳能电池与单晶硅太阳能电池叠合起来，实现一种叠层结构的设计，就可以实现充分对太阳光谱响应，提高太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

[0006] 本发明的目的就是要提出一种具有叠层结构的，能充分响应太阳光谱范围的碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池。

[0007] 本发明的碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池，包括：一位于顶部的吸收偏向短波的高能太阳光的碲锌镉太阳能电池，以及一位于底部的吸收偏向长波的低能太阳光的单晶硅太阳能电池。

[0008] 所述的碲锌镉太阳能电池，包括：玻璃衬底，在玻璃衬底上依次沉积有透明导电氧化物前电极层、n型CdS窗口层、p型碲锌镉吸收层、透明导电层、背电极。

[0009] 所述的单晶硅太阳能电池由在单晶硅薄片上通过气相扩散形成的pn结，在pn结的表面和背面通过印刷形成的表面电极和背面电极组成。

[0010] 所述的碲锌镉太阳能电池的背电极和单晶硅太阳能电池的表面电极的形状和大小完全一致。

[0011] 本发明结构的优点在于：大大扩展了对太阳光谱的吸收范围，最大程度地提高了太阳光能的利用，提高了光电转换效率，降低了光能损失。附图说明

[0012] 图1为本发明的碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池的结构示意图。

[0013] 图2为本发明的制备顶部碲锌镉太阳能电池背电极用掩模板结构示意图。

具体实施方式

[0014] 下面给出本发明的较佳实施例，并结合附图做详细说明。

[0015] 见图1，该碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池，包括：顶部可吸收偏向短波的高能太阳光的碲锌镉太阳能电池和底部可吸收偏向长波的低能太阳光的单晶硅太阳能电池。

[0016] 其中顶部碲锌镉太阳能电池，包括：玻璃衬底1，在玻璃衬底1上依次沉积的透明导电氧化物前电极层2、n型CdS窗口层3、p型碲锌镉吸收层4、透明导电层5、背电极6。

[0017] 其制备过程如下：

[0018] 首先，在玻璃衬底1上热蒸发厚度为200～800纳米的透明导电氧化物前电极层2，材料为ITO、SnO2:F、ZnO:Al中的任一种。

[0019] 在前电极层2上磁控溅射厚度为50～100纳米的n型CdS窗口层3。

[0020] 采用射频溅射方法在n型CdS窗口层3上沉积p型碲锌镉吸收层4，厚度为500～2000纳米。

[0021] 在制备好p型碲锌镉吸收层4后，将其放置在快速退火炉中进行退火。退火温度在200～400℃，退火时间40～120分钟。

[0022] 退火结束后，用化学喷涂方法在碲锌镉吸收层4上沉积50～400纳米的碳纳米管涂层作为透明导电层5。

[0023] 然后把掩模板(如图2)覆盖在透明导电层5上，用热蒸发方法依次沉积3～4纳米的Cu和20～30纳米的Au的背电极6。

[0024] 其中底部单晶硅太阳能电池，包括：表面电极7、单晶硅半导体n型层8和p型层9形成的pn结、背面电极10。

[0025] 其制备过程如下：

[0026] 采用气相扩散的方法，在单晶硅薄片上制造pn结，利用丝网印刷的方法在其表面和背面直接印刷金属电极。

[0027] 为避免顶部碲锌镉太阳能电池的背电极6遮盖底部单晶硅太阳能电池的受光面，在制备碲锌镉太阳能电池的背电极6和单晶硅太阳能电池的表面电极7时，采用完全相同的掩模板，如图2。

[0028] 然后，将制备好的碲锌镉太阳能电池与单晶硅太阳能电池叠合在一起，使碲锌镉太阳能电池的背电极6与单晶硅太阳能电池的表面电极7完全重合，以避免背电极6遮盖单晶硅太阳能电池的受光面，将叠合好的太阳能电池封装即可得到高光电转换效率的碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池。

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