專利名稱：高效率非晶硅與銅銦鎵硒疊構(gòu)太陽電池技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種可結(jié)合非晶硅(a-Si)與銅銦鎵硒(CIGS)的太陽電池新穎技術(shù)，藉由兩者所負(fù)責(zé)的工作光譜不同，可充分的利用入射的太陽光，達(dá)到高效率太陽電池的目標(biāo)。
背景技術(shù)：
目前由于石化能源的漸漸耗盡，核能發(fā)電的危險(xiǎn)性，火力發(fā)電的污染性，使得新興能源的發(fā)展逐漸獲得人們的關(guān)注，以太陽電池種類分類的話，可分為(I)單、多晶硅，因發(fā)展較早，目前市占率約80%;⑵新興的薄膜太陽電池約占市場10%，包括非晶硅、微晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒等；(3)其余材料，如染料敏化太陽電池等，則因大面積生產(chǎn)與衰竭問題尚待解決，故量非常少。而本發(fā)明技術(shù)背景為針對非晶硅(a-Si)與銅銦鎵硒(CIGS)太陽電 池來做整合并利用兩者的優(yōu)點(diǎn)來提升整體轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明選擇的非晶硅(a-Si)和銅銦鎵硒(CIGS)材料在光譜的搭配十分優(yōu)異，非晶硅的吸收光譜范圍為可見光，而銅銦鎵硒可吸收紅外光，因此可大幅增加總體吸收光，增加電流密度，加上可因此而減薄非晶硅頂電池的厚度，降低光衰現(xiàn)象，而本發(fā)明最主要的技術(shù)就是如何結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，關(guān)鍵在于利用兩者各自的光伏板，于中間加入一乙烯醋酸乙烯酯(EVA)膜和高穿透率博離來結(jié)合，并結(jié)合四端點(diǎn)封裝技術(shù)達(dá)到長久使用的可靠度與光的利用率。
具體實(shí)施例方式茲將本發(fā)明非晶硅(a-Si)與銅銦鎵硒(CIGS)組件結(jié)構(gòu)說明如附

圖1，主要為先各分別利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備非晶硅單結(jié)太陽電池，與利用蒸鍍法或硒化法制備銅銦鎵硒太陽電池，并經(jīng)由兩片乙烯醋酸乙烯酯(EVA)與一高穿透率(低鐵)玻璃配合四端點(diǎn)封裝技術(shù)制成一太陽能電池組件，即為本發(fā)明產(chǎn)品。本發(fā)明選擇的非晶硅(a-S1:H)和銅銦鎵硒(CIGS)材料在光譜的搭配十分優(yōu)異，非晶硅材料目前以含氫混和硅做為主要制成元素(a-S1:H)而氫的添加主要是要補(bǔ)非晶娃材料的懸浮鍵(dangling bond),但氫氣的參雜也可以改變材料隊(duì)吸收光譜的范圍，以未加反射層的非晶硅太陽能板穿透光譜來說，700nm以上有40%-45%左右，這層的厚度約在250 nm-300 nm如果將其厚度減為2/3并扣除下方3. 2mm玻璃穿透僅80%的穿透率,非晶娃700 nm以上的穿透率預(yù)計(jì)將可達(dá)到85%。反觀效率的衰減預(yù)估會(huì)減損卻非是效率7%的2/3因?yàn)镾taebler-Wronski effect (SffE orLID)會(huì)因膜層變薄而下降，非晶硅光老化效應(yīng)為10%-15%左右的損失，因此該非晶硅頂電池可達(dá)到轉(zhuǎn)換效率為6%。而銅銦鎵硒(CIGS)做為下層選擇材料，可由該材料的特性來看；銅銦鎵硒是由銅、銦、鎵以及硒所組成的一三五族化合物半導(dǎo)體材料。該材料是由硒化銅銦(CIS)以及硒化銅鎵(CGS)所組成的固溶體(Solid Solution),化學(xué)式寫作CuInxGa(l_x)Se2，其中X的值為O (純硒化銅鎵)到1(純硒化銅銦)。CIGS屬于四面體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，具有黃銅礦晶體結(jié)構(gòu)，其能隙(bandgap)依據(jù)銦、鎵比例的不同可從1. OeV(硒化銅銦)變化至1. 7eV(純硒化銅鎵)。CIGS屬于多晶薄膜的形式，其晶體結(jié)構(gòu)不同于硅晶體的同質(zhì)pn接面，CIGS與微晶硅的結(jié)構(gòu)光譜吸收都能達(dá)到1. 2 eV，小于非晶硅的1.8eV，都是合作下層結(jié)構(gòu)太陽能電池選擇，但是微晶結(jié)構(gòu)并不是結(jié)晶結(jié)構(gòu)，且單一微晶結(jié)構(gòu)的太陽能電池效率僅5-6%而且沉積厚度必須達(dá)1. 5微米以上，十分不經(jīng)濟(jì)，反觀效率提高部分，也僅能增加非晶硅電池效率之30%(非晶硅單結(jié)7%，非晶硅與微晶硅雙結(jié)9%)，而設(shè)備購置成本卻會(huì)增加將近50%不符經(jīng)濟(jì)成本。銅銦鎵硒(CIGS)目前商用效率落在10%-12%之間，因此將 非晶硅與銅銦鎵硒結(jié)合雙結(jié)可比現(xiàn)有常用的非晶硅與微晶硅雙結(jié)有更好的加成作用，可達(dá)15%以上之高效率薄膜太陽電池組件。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明主要為先各分別利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)制備非晶硅(a-Si)單結(jié)太陽電池，與利用蒸鍍法或硒化法制備銅銦鎵硒(CIGS)太陽電池，并經(jīng)由兩片乙烯醋酸乙烯酯(EVA)與一高穿透率(低鐵)玻璃配合四端點(diǎn)封裝技術(shù)制成一太陽能電池組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶硅單結(jié)太電池組件，包括氫化非晶硅(a-S1:H)、氦化非晶娃 (a-S1:He)與鍺化非晶娃(a_SiGe)組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶硅單結(jié)太電池組件，包括透明導(dǎo)電薄膜材料涵蓋二氧化錫 (Sn02)透明導(dǎo)電膜、氧化鋅參雜鋁(ZnO = Al)透明導(dǎo)電膜、氧化鋅參雜硼(ZnO:B)透明導(dǎo)電 膜與ITO透明導(dǎo)電膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶硅單結(jié)太電池組件，包括金屬導(dǎo)電層薄膜材料鋁(Al)和銀(Ag) 薄膜，其中若使用銀薄膜則會(huì)加上鈦(Ti)薄膜的搭配使用，避免氧化物生成于銀表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒組件，包括銅銦鎵硒(CIGS)、硫化銅銦鎵硒(CIGSS)與銅銦硒(CIS)等主要吸收層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒組件，所使用的背電極為鑰(Mo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒組件，所使用的N結(jié)包括硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)與硒化鋅(ZnSe)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒組件，所使用的窗口層為本徵層氧化鋅(1-ZnO)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒組件，所使用的前電級包括參雜鋁的氧化鋅(ZnOiAl)、氧 化鋅參雜硼(ZnO:B)透明導(dǎo)電膜與ITO透明導(dǎo)電膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四端點(diǎn)封裝技術(shù)，為利用并聯(lián)封裝方法來封裝。
全文摘要
本發(fā)明主要為先各分別利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)制備非晶硅(a-Si)單結(jié)太陽電池，與利用蒸鍍法或硒化法制備銅銦鎵硒(CIGS)太陽電池，并經(jīng)由兩片乙烯醋酸乙烯酯(EVA)與一高穿透率(低鐵)玻璃配合四端點(diǎn)封裝技術(shù)制成一太陽能電池組件，即為本發(fā)明產(chǎn)品。本發(fā)明選擇的非晶硅(a-Si)和銅銦鎵硒(CIGS)材料在光譜的搭配十分優(yōu)異，非晶硅的吸收光譜范圍為可見光，而銅銦鎵硒可吸收紅外光，因此可大幅增加總體吸收光，增加電流密度，加上可因此而減薄非晶硅頂電池的厚度，降低光衰現(xiàn)象，達(dá)到高效率薄膜太陽電池組件目標(biāo)。
文檔編號H01L31/048GK103022020SQ201110282329
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者鄭佳仁, 劉幼海, 劉吉人 申請人:吉富新能源科技(上海)有限公司