權(quán)利要求書(shū): 1.一種層疊
太陽(yáng)能電池,其特征在于,包括:
光吸收層組,包括激發(fā)層、設(shè)置在所述激發(fā)層的第一側(cè)面的第一電子傳輸層組和設(shè)置在所述激發(fā)層的第二側(cè)面的第一空穴傳輸層組,異質(zhì)結(jié)層組,所述異質(zhì)結(jié)層組的第一側(cè)面為第二電子傳輸層并且與所述第一空穴傳輸層組接觸,所述異質(zhì)結(jié)層組的第二側(cè)面為第二空穴傳輸層,所述第一空穴傳輸層組包括與所述激發(fā)層接觸的空穴傳輸層,與所述空穴傳輸層接觸的PN節(jié),與所述PN節(jié)接觸的第一光傳輸層,所述第一光傳輸層與所述第二電子傳輸層接觸,所述第一光傳輸層的折射率小于所述第二電子傳輸層的折射率;
其中,在太陽(yáng)光的照射下,所述激發(fā)層和異質(zhì)結(jié)層組均被激發(fā),所述激發(fā)層生產(chǎn)生的電子經(jīng)所述第一電子傳輸層傳出所述層疊太陽(yáng)能電池;所述激發(fā)層產(chǎn)生的空穴通過(guò)所述第一空穴傳輸層組流向所述異質(zhì)結(jié)層組并與所述異質(zhì)結(jié)層組產(chǎn)生的電子復(fù)合,所述異質(zhì)結(jié)層組產(chǎn)生的空穴從所述第二空穴傳輸層傳出所述層疊太陽(yáng)能電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述第一光傳輸層的折射率在
1.15?1.35之間,厚度在50nm?200nm之間;
所述第二空穴傳輸層的折射率在3.5?4.2之間,厚度在0?30nm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述第一光傳輸層包括:與所述PN節(jié)接觸的第一導(dǎo)電層,
與所述第一導(dǎo)電層接觸的第一保護(hù)層,
與所述第一保護(hù)層接觸的第二導(dǎo)電層,
與所述第二導(dǎo)電層接觸的第二保護(hù)層,以及
與所述第二保護(hù)層接觸的光出射層,
所述第一導(dǎo)電層具有第一折射率n1和第一厚度d1,所述第一保護(hù)層具有第二折射率n2和第二厚度d2,所述第二導(dǎo)電層具有第三折射率n3和第三厚度d3,所述第二保護(hù)層具有第四折射率n4和第四厚度d4,所述光出射層具有第五折射率n5和第五厚度d5,其中,n1在1.8?2.1之間,d1在20nm?80nm;n2在0.1?5之間,d2在0.5nm?10nm之間;n3在
0.1?1.5之間,d3在5nm?50nm之間;n4在1.3?2.1之間,d4在0.5nm?25nm之間;n5在1.4?2.4之間,d5在20nm?80nm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,
所述第一導(dǎo)電層包括導(dǎo)電金屬氧化物,
所述第一保護(hù)層包括金屬、能導(dǎo)電的金屬氧化物和能導(dǎo)電的金屬氮化物中的一種;
所述第二導(dǎo)電層包括導(dǎo)電材料以及金屬氧化物和/或金屬氮化物;
所述第二保護(hù)層包括非金屬氧化物、金屬氮化物和金屬氧化物中的一種;
所述光出射層包括非金屬的氧化物、氮化物、硫化物、氟化物和碳化物中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述第一導(dǎo)電層的材料選自In2O3、SnO2、ZnO、ITO、AZO、IZO、ITiO、IZTO和FTO中的一種;
所述第一保護(hù)層的材料選自Si、Ti、Al、Ni、Cr、NiCr、TiN、ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Nb2O5、Ta2O5和Si3N4中的一種;
所述第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料選自Ag、Cu、Al、Mo、Ag合金、Cu合金、Al合金和Mo合金中的一種,還含有由所述第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料的氧化物和/或氮化物形成的夾雜物;
所述第二保護(hù)層的材料選自TiN、ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Si3N4、AZO、IZO和YZO中的一種;
所述光出射層的材料選自TiO2、SnO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、Si3N4、ZnS,SiO2、Al2O3、MgF,MgS、SiC、AZO、GZO和YZO中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述異質(zhì)結(jié)層組包括:N型Si晶片;
處于所述N型Si晶片的第一表面上的第一本征非晶硅層,所述第一本征非晶硅層中摻雜有氧;
處于所述第一本征非晶硅層上的N型非晶硅層,所述N型非晶硅層形成所述第二電子傳輸層;
處于所述N型Si晶片的第二表面上的第二本征非晶硅層,所述第二本征非晶硅層與所述第一本征非晶硅層相同;
處于所述第二本征非晶硅層上的P型非晶硅層,所述P型非晶硅層形成所述第二空穴傳輸層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,在所述第一本征非晶硅層中,氧的含量為0~30wt%之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述P型非晶硅層的外側(cè)還設(shè)置有第二光傳輸層,所述第二光傳輸層與所述第一光傳輸層相同,所述P型非晶硅層的折射率在3.2?3.8之間,厚度在0?60nm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述PN節(jié)包括與所述第一光傳輸層接觸的N型納米硅層和處于所述N型納米硅層上的P型納米硅層,所述P型納米硅層與所述空穴傳輸層接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述第一電子傳輸層組包括與所述激發(fā)層接觸的電子傳輸層和與所述電子傳輸層接觸的導(dǎo)電層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的層疊太陽(yáng)能電池,其特征在于,所述導(dǎo)電層的材料為In2O3,摻雜物為Ga2O3、ZnO2、CeO2、TiO2、Mo2O3、ZrO2和WO2中的一種或多種,其中In2O3的重量含量為
80wt%~100wt%之間,余量為摻雜物和不可避免的雜質(zhì);或所述導(dǎo)電層的材料為ZnO,摻雜物為SnO2、Al2O3、Ga2O3、B2O3中的一種或多種,其中ZnO的重量含量為80wt%~100wt%之間,余量為摻雜物和不可避免的雜質(zhì)。
說(shuō)明書(shū): 一種層疊太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請(qǐng)涉及
光伏領(lǐng)域,特別是涉及一種層疊太陽(yáng)能電池。背景技術(shù)[0002] 太陽(yáng)能電池是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。太陽(yáng)能電池的基本原理是太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p?n結(jié)上,形成空穴?電子對(duì),在p?n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下,光生空穴流向p區(qū),光生電子流向n區(qū),接通電路后就產(chǎn)生電流。目前,太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率較低,需要改進(jìn)。發(fā)明內(nèi)容[0003] 為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提出了一種層疊太陽(yáng)能電池,包括:光吸收層組,包括激發(fā)層、設(shè)置在所述激發(fā)層的第一側(cè)面的第一電子傳輸層組和設(shè)置在所述激發(fā)層的第二側(cè)面的第一空穴傳輸層組,異質(zhì)結(jié)層組,所述異質(zhì)結(jié)層組的第一側(cè)面為第二電子傳輸層并且與所述第一空穴傳輸層組接觸,所述異質(zhì)結(jié)層組的第二側(cè)面為第二空穴傳輸層,其中,在太陽(yáng)光的照射下,所述激發(fā)層和異質(zhì)結(jié)層組均被激發(fā),所述激發(fā)層生產(chǎn)生的電子經(jīng)所述第一電子傳輸層傳出所述層疊太陽(yáng)能電池;所述激發(fā)層產(chǎn)生的空穴通過(guò)所述第一空穴傳輸層組流向所述異質(zhì)結(jié)層組并與所述異質(zhì)結(jié)層組產(chǎn)生的電子復(fù)合,所述異質(zhì)結(jié)層組產(chǎn)生的空穴從所述第二空穴傳輸層傳出所述層疊太陽(yáng)能電池。[0004] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述第一空穴傳輸層組包括與所述激發(fā)層接觸的空穴傳輸層,與所述空穴傳輸層接觸的PN節(jié),與所述PN節(jié)接觸的第一光傳輸層,所述第一光傳輸層與所述第二電子傳輸層接觸,所述第一光傳輸層的折射率小于所述第二電子傳輸層的折射率。[0005] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述第一光傳輸層的折射率在1.15?1.35之間,厚度在50nm?200nm之間;所述第二電子傳輸層的折射率在3.5?4.2之間,厚度在0?30nm之間。
[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述第一光傳輸層包括:與所述PN節(jié)接觸的第一導(dǎo)電層,與所述第一導(dǎo)電層接觸的第一保護(hù)層,與所述第一保護(hù)層接觸的第二導(dǎo)電層,與所述第二導(dǎo)電層接觸的第二保護(hù)層,以及與所述第二保護(hù)層接觸的光出射層,所述第一導(dǎo)電層具有第一折射率n1和第一厚度d1,所述第一保護(hù)層具有第二折射率n2和第二厚度d2,所述第二導(dǎo)電層具有第三折射率n3和第三厚度d3,所述第二保護(hù)層具有第四折射率n4和第四厚度d4,所述光出射層具有第五折射率n5和第五厚度d5,其中,n1在1.8?2.1之間,d1在20nm?80nm;n2在0.1?5之間,d2在0.5nm?10nm之間;n3在0.1?1.5之間,d3在5nm?50nm之間;n4在1.3?2.1之間,d4在0.5nm?25nm之間;n5在1.4?2.4之間,d5在20nm?80nm之間。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述第一導(dǎo)電層包括導(dǎo)電金屬氧化物,所述第一保護(hù)層包括金屬、能導(dǎo)電的金屬氧化物和能導(dǎo)電的金屬氮化物中的一種;所述第二導(dǎo)電層包括導(dǎo)電材料以及金屬氧化物和/或金屬氮化物;所述第二保護(hù)層包括非金屬氧化物、金屬氮化物和金屬氧化物中的一種;所述光出射層包括非金屬的氧化物、氮化物、硫化物、氟化物和碳化物中的一種。[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述第一導(dǎo)電層的材料選自In2O3、SnO2、ZnO、ITO、AZO、IZO、ITiO、IZTO和FTO中的一種;所述第一保護(hù)層的材料選自Si、Ti、Al、Ni、Cr、NiCr、TiN、ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Nb2O5、Ta2O5和Si3N4中的一種;所述第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料選自Ag、Cu、Al、Mo、Ag合金、Cu合金、Al合金和Mo合金中的一種,還含有由所述第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料的氧化物和/或氮化物形成的夾雜物;所述第二保護(hù)層的材料選自TiN、ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Si3N4、AZO、IZO和YZO中的一種;所述光出射層的材料選自TiO2、SnO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、Si3N4、ZnS,SiO2、Al2O3、MgF,MgS、SiC、AZO、GZO和YZO中的一種。[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述異質(zhì)結(jié)層組包括:N型Si晶片;處于所述N型Si晶片的第一表面上的第一本征非晶硅層,所述第一本征非晶硅層中摻雜有氧;處于所述第一本征非晶硅層上的N型非晶硅層,所述N型非晶硅層形成所述第二電子傳輸層;處于所述N型Si晶片的第二表面上的第二本征非晶硅層,所述第二本征非晶硅層與所述第一本征非晶硅層相同;處于所述第二本征非晶硅層上的P型非晶硅層,所述P型非晶硅層形成所述第二空穴傳輸層。[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中,在所述第一本征非晶硅層中,氧的含量為0~30wt%之間。[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述P型非晶硅層的外側(cè)還設(shè)置有第二光傳輸層,所述第二光傳輸層與所述第一光傳輸層相同,所述P型非晶硅層的折射率在3.2?3.8之間,厚度在0?60nm之間。[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述PN節(jié)包括與所述第一光傳輸層接觸的N型納米硅層和處于所述N型納米硅層上的P型納米硅層,所述P型納米硅層與所述空穴傳輸層接觸。[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述第一電子傳輸層組包括與所述激發(fā)層接觸的電子傳輸層和與所述電子傳輸層接觸的導(dǎo)電層。[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中,所述導(dǎo)電層的材料為In2O3,摻雜物為Ga2O3、ZnO2、CeO2、TiO2、Mo2O3、ZrO2和WO2中的一種或多種,其中In2O3的重量含量為80wt%~100wt%之間,余量為摻雜物和不可避免的雜質(zhì);或所述導(dǎo)電層的材料為ZnO,摻雜物為SnO2、Al2O3、Ga2O3、B2O3中的一種或多種,其中ZnO的重量含量為80wt%~100wt%之間,余量為摻雜物和不可避免的雜質(zhì)。[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果如下:在本申請(qǐng)的層疊太陽(yáng)能電池中,異質(zhì)結(jié)層組對(duì)光吸收層組激發(fā)產(chǎn)生的空穴?電子對(duì)的數(shù)量起到了放大作用,從而極大地提高了層疊太陽(yáng)能電池的效率。附圖說(shuō)明[0016] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解,構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分,本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng),并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:[0017] 圖1示意性地顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例的層疊太陽(yáng)能電池。[0018] 圖2示意性地顯示了圖1中的第一或第二光傳輸層的結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施方式[0019] 為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然,所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。[0020] 圖1示意性地顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例的層疊太陽(yáng)能電池1的結(jié)構(gòu)。如圖1所示,層疊太陽(yáng)能電池1包括:光吸收層組10和處于光吸收層組10內(nèi)側(cè)(即,遠(yuǎn)離外界環(huán)境的方向)并與其接觸的異質(zhì)結(jié)層組20。光吸收層組10包括激發(fā)層11、設(shè)置在激發(fā)層11的第一側(cè)面的第一電子傳輸層組12和設(shè)置在激發(fā)層11的第二側(cè)面的第一空穴傳輸層組13。異質(zhì)結(jié)層組20的第一側(cè)面為第二電子傳輸層203,其與第一空穴傳輸層組13接觸。異質(zhì)結(jié)層組20的第二側(cè)面為第二空穴傳輸層205。[0021] 在這種層疊太陽(yáng)能電池1中,在太陽(yáng)光的照射下,激發(fā)層11和異質(zhì)結(jié)層組20均被激發(fā)。激發(fā)層11生產(chǎn)生的電子經(jīng)第一電子傳輸層12傳出層疊太陽(yáng)能電池1。激發(fā)層11產(chǎn)生的空穴通過(guò)第一空穴傳輸層組13流向異質(zhì)結(jié)層組20并與異質(zhì)結(jié)層組20產(chǎn)生的電子復(fù)合。異質(zhì)結(jié)層組20產(chǎn)生的空穴從第二空穴傳輸層205傳出層疊太陽(yáng)能電池1。這樣,異質(zhì)結(jié)層組20對(duì)光吸收層組10激發(fā)產(chǎn)生的空穴?電子對(duì)的數(shù)量起到了放大作用,從而極大地提高了層疊太陽(yáng)能電池1的效率。[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中,第一空穴傳輸層組13包括與激發(fā)層11接觸的空穴傳輸層40,與空穴傳輸層40接觸的PN節(jié)42,與PN節(jié)42接觸的第一光傳輸層41。第一光傳輸層41與第二電子傳輸層203接觸,第一光傳輸層41的折射率小于第二電子傳輸層203的折射率。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),PN節(jié)42在太陽(yáng)光的照射下也會(huì)激發(fā),從而會(huì)進(jìn)一步放大光吸收層組10激發(fā)產(chǎn)生的空穴?電子對(duì)的數(shù)量,由此進(jìn)一步提高了疊層太陽(yáng)能電池1的效率。另外,由于第一光傳輸層41的折射率小于第二電子傳輸層203的折射率,因此形成了增透層,這有助于太陽(yáng)能盡可能地照射到層疊太陽(yáng)能電池1的內(nèi)部(即,更多的太陽(yáng)光照射到異質(zhì)結(jié)層組20),并有助于異質(zhì)結(jié)層組20的激發(fā),提高了層疊太陽(yáng)能電池1的效率。[0023] 在一個(gè)實(shí)施例中,第一光傳輸層41的折射率在1.15?1.35之間,厚度在50nm?200nm;所述第二電子傳輸層203的折射率在3.5?4.2之間,厚度在0?30nm之間。應(yīng)理解的是,在本申請(qǐng)中,第二電子傳輸層203的厚度不等于零,而是會(huì)大于零。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),將第一光傳輸層41和第二電子傳輸層203設(shè)置在此參數(shù)范圍內(nèi),能夠更有效地使太陽(yáng)光射入到層疊太陽(yáng)能電池1的內(nèi)部,從而有助于提高層疊太陽(yáng)能電池1的效率。
[0024] 如圖2所示,第一光傳輸層41包括:與PN節(jié)42接觸的第一導(dǎo)電層410,與第一導(dǎo)電層410接觸的第一保護(hù)層411,與第一保護(hù)層411接觸的第二導(dǎo)電層412,與第二導(dǎo)電層412接觸的第二保護(hù)層413,以及與第二保護(hù)層413接觸的光出射層414。即,第一導(dǎo)電層410、第一保護(hù)層411、第二導(dǎo)電層412、第二保護(hù)層413和光出射層414層疊設(shè)置,并且第一導(dǎo)電層410與PN節(jié)42電接觸,光出射層414與異質(zhì)結(jié)層組20接觸。
[0025] 第一導(dǎo)電層410具有第一折射率n1和第一厚度d1,第一保護(hù)層411具有第二折射率n2和第二厚度d2,第二導(dǎo)電層412具有第三折射率n3和第三厚度d3,第二保護(hù)層413具有第四折射率n4和第四厚度d4,光出射層414具有第五折射率n5和第五厚度d5。其中,n1在1.8?2.1之間,d1在20nm?80nm;n2在0.1?5之間,d2在0.5nm?10nm之間;n3在0.1?1.5之間,d3在
5nm?50nm之間;n4在1.3?2.1之間,d4在0.5nm?25nm之間;n5在1.4?2.4之間,d5在20nm?80nm之間。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),通過(guò)將第一光傳輸層41構(gòu)造為這些子層,可方便地將第一光傳輸層41的折射率在1.15?1.35之間調(diào)整,同時(shí)保持第一光傳輸層41的厚度在50nm到200nm之間。這樣,太陽(yáng)光能更有效地超地照射到層疊太陽(yáng)能1的內(nèi)部,以提高層疊太陽(yáng)能1的效率。
[0026] 應(yīng)理解的是,第一光傳輸層41的子層的數(shù)量可以更多或更少(甚至,可以為一層),只要其厚度和折射率能滿足要求即可,這里不再贅述。[0027] 第一導(dǎo)電層410包括導(dǎo)電金屬氧化物,例如第一導(dǎo)電層410的材料選自In2O3、SnO2、ZnO、ITO、AZO、IZO、ITiO、IZTO和FTO中的一種。在ITO中,Sn2O摻雜重量百分比大于0且小于或等于50%;在IZO中,ZnO摻雜重量百分比大于0且小于或等于50%;在AZO中,Al2O3摻雜重量百分比大于0且小于或等于50%;在ITiO中,TiO2摻雜重量百分比大于0且小于或等于10%;在IZTO中,TiO2摻雜重量百分比大于0且小于或等于10%,ZnO摻雜重量百分比大于0且小于或等于40%,在FTO中,F(xiàn)摻雜重量百分比大于0且小于或等于10%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),使用上述材料時(shí),不但能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的折射率,而且具有良好的導(dǎo)電性,降低電阻,有助于提高層疊太陽(yáng)能1的效率。
[0028] 第一保護(hù)層411包括金屬、能導(dǎo)電的金屬氧化物和能導(dǎo)電的金屬氮化物中的一種。例如,金屬可以為Si、Ti、Al、Ni、Cr和NiCr中的一種;金屬氧化物可以為ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Nb2O5、Ta2O5中的一種;金屬氮化物可以為T(mén)iN、Si3N4中的一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),第一保護(hù)層411選用這些材料不但可以實(shí)現(xiàn)所要求的折射率,而且具有良好的抗氧性能,這可以防止氧分子滲透到第二導(dǎo)電層412處,從而保證第二導(dǎo)電層412具有良好地導(dǎo)電性。此外,由于第一保護(hù)層411的厚度較小,金屬氧化物或金屬氮化物由于量子隧穿效應(yīng)也具有較好的導(dǎo)電性,有助于提高層疊太陽(yáng)能1的效率。
[0029] 第二導(dǎo)電層412包括導(dǎo)電材料以及不可避免的金屬氧化物和/或金屬氮化物夾雜。例如,導(dǎo)電材料選自Ag、Cu、Al、Mo、Ag合金、Cu合金、Al合金和Mo合金中的一種。在一個(gè)具體的實(shí)施例中,在Ag合金層中,Ag的重量比例大于50%,其余50%可以為Zn、Cu、In、Pt、Pd、Au、Nb、Nd、B、Bi、Ni等金屬元素一種;在Cu合金中,Cu的重量比例大于50%,其余50%可以為Zn、Ag、In、Pt、Pd、Au、Nb、Nd、B、Bi、Ni等金屬元素一種;在Mo合金層中,Mo的重量比例大于80%,其余20%可以為Zn、Cu、In、Pt、Pd、Au、Nb、Nd、B、Bi、Ni等金屬元素一種;在Al合金層中,Al的重量比例大于80%,其余20%可以為Zn、Cu、In、Pt、Pd、Au、Nb、Nd、B、Bi、Ni、等金屬元素一種。金屬氧化物和/或金屬氮化物夾雜則由在金屬靶材鍍膜過(guò)程中,通入的少量氧氣、氮?dú)馐菇饘倩蚝辖鹧趸?、氮化而形成。這些金屬或合金具有良好的導(dǎo)電性,即使含有少量的金屬氧化物和/或氮化物夾雜,也并不從整體上弱化第二導(dǎo)電層412的導(dǎo)電性。另外,這些金屬氧化物、金屬氮化物也改善了第二導(dǎo)電層412的光透過(guò)性。這有助于提高層疊太陽(yáng)能1的效率。
[0030] 第二保護(hù)層413包括非金屬氧化物、金屬氮化物和金屬氧化物中的一種。例如,非金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧化物可以為T(mén)iN、ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Si3N4。這些化合物形成的第二保護(hù)層413具有良好的耐候性,而且防水性很好,提高了對(duì)第二導(dǎo)電層412的保護(hù)作用。由于第二保護(hù)層413的厚度較小,因此非金屬氧化物、金屬氮化物和金屬氧化物由于量子隧穿效應(yīng)也具有較好的導(dǎo)電性,這使得第二保護(hù)層413具有較好的導(dǎo)電性,有助于提高層疊太陽(yáng)能1的效率。[0031] 光出射層414包括非金屬的氧化物、氮化物、硫化物、氟化物、碳化物中的一種。例如,光出射層414的材料選自TiO2、SnO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、Si3N4、ZnS,SiO2、Al2O3、MgF,MgS、SiC、AZO、GZO和YZO中的一種。這些材料的折射率較高,有助于達(dá)到光取出層200的折射率要求。另外,由于量子隧穿效應(yīng),這些化合物也具有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性,這可以降低光出射層414(以及光取出層200)的電阻,有助于提高層疊太陽(yáng)能1的效率。[0032] 還如圖1所示,PN節(jié)42包括與第一光傳輸層41接觸的N型納米硅層420和處于N型納米硅層420上的P型納米硅層421,P型納米硅層421與空穴傳輸層40接觸。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),PN節(jié)42不但可以放大對(duì)激發(fā)層11的激發(fā)效果,而且可有效降低界面電阻,從而有助于提高層疊太陽(yáng)能1的效率。
[0033] 仍如圖1所示,異質(zhì)結(jié)層組20包括:N型Si晶片201;處于N型Si晶片201的第一表面上的第一本征非晶硅層202,第一本征非晶硅層202中摻雜有氧;處于第一本征非晶硅層202上的N型非晶硅層203,N型非晶硅層203形成前文所述第二電子傳輸層203;處于N型Si晶片201的第二表面上的第二本征非晶硅層204,第二本征非晶硅層204與第一本征非晶硅層201相同;處于第二本征非晶硅層204上的P型非晶硅層205,P型非晶硅層205形成第二空穴傳輸層205。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn),在這種異質(zhì)結(jié)層組20中,處于N型Si晶片201兩側(cè)的半導(dǎo)體層組都可以被激發(fā),由此異質(zhì)結(jié)層組20的光激發(fā)效率較高,這有助于進(jìn)一步提高對(duì)光吸收層組10的光激發(fā)效果的放大作用,從而進(jìn)一步提高層疊太陽(yáng)能電池1的效率。此外,發(fā)明人還發(fā)現(xiàn),在第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204中摻雜氧,這可增加第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204的透光度,從而進(jìn)一步有助于提高異質(zhì)結(jié)層組20的激發(fā)效果,這進(jìn)一步提高了層疊太陽(yáng)能電池1的效率。
[0034] 在一個(gè)具體的實(shí)施例中,在第一本征非晶硅層202中,氧的含量為0~30wt%之間。應(yīng)注意的是,在第一本征非晶硅層202中,氧的含量是大于零的。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),在這種氧摻雜濃度下,不但提高了第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204的透光性,而且Si不會(huì)全部化合成SiO2,使得第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204仍具有較高的電子/空穴傳輸效果,這進(jìn)一步提高了層疊太陽(yáng)能電池1的效率。
[0035] 還如圖1所示,P型非晶硅層205的外側(cè)還設(shè)置有第二光傳輸層30,第二光傳輸層與第一光傳輸層41相同;P型非晶硅層205的折射率3.2?3.8之間,厚度在0?60nm之間。應(yīng)注意的是,P型非晶硅層205的厚度是大于零的。在這種結(jié)構(gòu)中,將第二光傳輸層30和P型非晶硅層205(即,第二空穴傳輸層205)也形成了增透層,有助于太陽(yáng)光射入到異質(zhì)結(jié)層組20的內(nèi)部并激發(fā),從而有助于提高層疊太陽(yáng)能電池1的效率。[0036] 第一電子傳輸層組12包括與激發(fā)層11接觸的電子傳輸層120和與電子傳輸層120接觸的導(dǎo)電層121。在一個(gè)具體的實(shí)施例中,導(dǎo)電層121的材料為In2O3,摻雜物為Ga2O3、ZnO2、CeO2、TiO2、Mo2O3、ZrO2和WO2中的一種或多種,其中In2O3的重量含量為80wt%~100wt%之間,余量為摻雜物和不可避免的雜質(zhì);或?qū)щ妼?21的材料為ZnO,摻雜物為SnO2、Al2O3、Ga2O3、B2O3中的一種或多種,其中ZnO的重量含量為80wt%~100wt%之間,余量為摻雜物和不可避免的雜質(zhì)。相比于現(xiàn)有技術(shù)中使用的ITO,本申請(qǐng)的導(dǎo)電層121的材料不但透光性更好,而且導(dǎo)電性也更好,這有助于進(jìn)一步提高層疊太陽(yáng)能電池1的效率。[0037] 還應(yīng)理解的是,在導(dǎo)電層121的外側(cè)設(shè)置有第一金屬電極層50,在第二光傳輸層30的外側(cè)設(shè)置有第二金屬電極層60。第一電極層50和第二電極層60用于與外界導(dǎo)線聯(lián)通以導(dǎo)電,這里不再贅述。[0038] 實(shí)施例1:[0039] 對(duì)于光吸收層10,激發(fā)層11為
鈣鈦礦光敏層FAPbI3。電子傳輸層120為SnO,厚度為20nm。導(dǎo)電層121為IMO(即:In2O3中摻雜Mo2O3,In2O3的含量為95wt%),空穴傳輸層40為NiO。
[0040] 對(duì)于PN節(jié)42,P型納米硅層421的厚度為22nm;N型納米硅層420的厚度為28nm。[0041] 對(duì)于光傳輸層,第一光傳輸層41和第二光傳輸層30相同。第一導(dǎo)電層410為IZO,厚度為45nm,折射率為2.0;第一保護(hù)層411為T(mén)i,厚度為1nm,折射率為1.9;第二導(dǎo)電層412為AgIn與AgInOx的混合物,厚度為8nm,折射率為0.3;第二保護(hù)層413為ZnO,厚度為15nm,折射率為2.0;光出射層414為MgF,厚度為60nm,折射率為1.45。[0042] 對(duì)于異質(zhì)結(jié)層組20,N型Si晶片201的厚度0.2mm;第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204中,氧含量25wt%,厚度為10nm;N型非晶硅層203的厚度10nm;P型非晶硅層205的厚度10nm。
[0043] 第一金屬電極層50為Ag漿;第二金屬電極層60為Ag漿。[0044] 實(shí)施例1的層疊太陽(yáng)能電池的效率如表1所示。[0045] 實(shí)施例2:[0046] 對(duì)于光吸收層10,激發(fā)層11為鈣鈦礦光敏層FAPbI3。電子傳輸層120為ZnO,厚度為15nm。導(dǎo)電層121為IWO(即:In2O3中摻雜WO2,In2O3的含量為98wt%),空穴傳輸層40為MoO3。
[0047] 對(duì)于PN節(jié)42,P型納米硅層421的厚度為20nm;N型納米硅層420的厚度為19nm。[0048] 對(duì)于光傳輸層,第一光傳輸層41和第二光傳輸層30相同。第一導(dǎo)電層410為ZnO,厚度為60nm,折射率為2.0;第一保護(hù)層411為Si,厚度為1nm,折射率為3.8;第二導(dǎo)電層412為AlTi與AlTiOx的混合物,厚度為15nm,折射率為1.0;第二保護(hù)層413為YZO,厚度為25nm,折射率為2.0;光出射層414為SiC,厚度為75nm,折射率為1.55。[0049] 對(duì)于異質(zhì)結(jié)層組20,N型Si晶片201的厚度0.2mm;第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204中,氧含量為20wt%,厚度為7nm;N型非晶硅層203的厚度10nm;P型非晶硅層205的厚度10nm。
[0050] 第一金屬電極層50為Ag漿;第二金屬電極層60為Ag漿。[0051] 實(shí)施例2的層疊太陽(yáng)能電池的效率如表1所示。[0052] 實(shí)施例3:[0053] 對(duì)于光吸收層10,激發(fā)層11為鈣鈦礦光敏層FAPbI3。電子傳輸層120為SnO2,厚度為15nm。導(dǎo)電層121為IWO(即:In2O3中摻雜WO2,In2O3的含量為90wt%),空穴傳輸層40為WO3。[0054] 對(duì)于PN節(jié)42,P型納米硅層421的厚度為16nm;N型納米硅層420的厚度為25nm。[0055] 對(duì)于光傳輸層,第一光傳輸層41和第二光傳輸層30相同。第一導(dǎo)電層410為FTO,厚度為60nm,折射率為1.9;第一保護(hù)層411為Cr,厚度為1.5nm,折射率為2.7;第二導(dǎo)電層412為AgZn與AgZnOx的混合物,厚度為9nm,折射率為0.3;第二保護(hù)層413為T(mén)iO2,厚度為15nm,折射率為2.0;光出射層414為T(mén)a2O5,厚度為45nm,折射率為2.0。[0056] 對(duì)于異質(zhì)結(jié)層組20,N型Si晶片201的厚度0.2mm;第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204中,氧含量為30wt%,厚度為5nm;N型非晶硅層203的厚度10nm;P型非晶硅層205的厚度10nm。
[0057] 第一金屬電極層50為Ag漿;第二金屬電極層60為Ag漿。[0058] 實(shí)施例3的層疊太陽(yáng)能電池的效率如表1所示。[0059] 實(shí)施例4:[0060] 對(duì)于光吸收層10,激發(fā)層11為鈣鈦礦光敏層FAPbI3。電子傳輸層120為T(mén)iO2,厚度為7nm。導(dǎo)電層121為AGZO(即:ZnO中摻雜Al2O3和Ga2O3,ZnO的含量為96wt%,Al2O3的含量為2wt%,余量為Ga2O3和不可避免的雜質(zhì)),空穴傳輸層40為Cu2O。
[0061] 對(duì)于PN節(jié)42,P型納米硅層421的厚度為28nm;N型納米硅層420的厚度為10nm。[0062] 對(duì)于光傳輸層,第一光傳輸層41和第二光傳輸層30相同。第一導(dǎo)電層410為ITO,厚度為50nm,折射率為1.9;第一保護(hù)層411為SnO2,厚度為5nm,折射率為2.0;第二導(dǎo)電層412為CuNi與CuNiNx的混合物,厚度為20nm,折射率為0.9;第二保護(hù)層413為Si3N4,厚度為10nm,折射率為2.0;光出射層414為YZO,厚度為40nm,折射率為2.0。[0063] 對(duì)于異質(zhì)結(jié)層組20,N型Si晶片201的厚度0.2mm;第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204中,氧含量為15wt%,厚度為5nm;N型非晶硅層203的厚度10nm;P型非晶硅層205的厚度10nm。
[0064] 第一金屬電極層50為Ag漿;第二金屬電極層60為Ag漿。[0065] 實(shí)施例4的層疊太陽(yáng)能電池的效率如表1所示。[0066] 實(shí)施例5:[0067] 對(duì)于光吸收層10,激發(fā)層11為鈣鈦礦光敏層FAPbI3。電子傳輸層120為Al2O3,厚度為5nm。導(dǎo)電層121為BGZO(即:ZnO中摻雜B2O3和Ga2O3,ZnO的含量為98wt%,B2O3的含量為1wt%,余量為Ga2O3和不可避免的雜質(zhì)),空穴傳輸層40為CuO。
[0068] 對(duì)于PN節(jié)42,P型納米硅層421的厚度為25nm;N型納米硅層420的厚度為25nm。[0069] 對(duì)于光傳輸層,第一光傳輸層41和第二光傳輸層30相同。第一導(dǎo)電層410為ITiO,厚度為38nm,折射率為2.0;第一保護(hù)層411為Al,厚度為2nm,折射率為0.9;第二導(dǎo)電層412為AgAl與AgAlOx的混合物,厚度為7nm,折射率為0.3;第二保護(hù)層413為T(mén)iN,厚度為7nm,折射率為2.0;光出射層414為SnO2,厚度為40nm,折射率為2.0。[0070] 對(duì)于異質(zhì)結(jié)層組20,N型Si晶片201的厚度0.2mm;第一本征非晶硅層202和第二本征非晶硅層204中,氧含量為20wt%,厚度為6nm;N型非晶硅層203的厚度10nm;P型非晶硅層205的厚度10nm。
[0071] 第一金屬電極層50為Ag漿;第二金屬電極層60為Ag漿。[0072] 實(shí)施例5的層疊太陽(yáng)能電池的效率如表1所示。[0073] 對(duì)比例[0074] 對(duì)比例為現(xiàn)有技術(shù)中普通的
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。[0075] 激發(fā)層為鈣鈦礦光敏層FAPbI3。電子傳輸層為SnO2??昭▊鬏攲訛镃uO。[0076] 對(duì)比例的層疊太陽(yáng)能電池的效率如表1所示。[0077] 表1[0078][0079] 如表1所示,根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例1?5的層疊太陽(yáng)能電池的效率較高,均在30%以上,而現(xiàn)有技術(shù)中的太陽(yáng)能電池的效率在20%左右,這說(shuō)明根據(jù)本申請(qǐng)的層疊太陽(yáng)能電池的效率更高。[0080] 以上所述僅為本申請(qǐng)的實(shí)施例而已,并不用于限制本申請(qǐng)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō),本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
聲明:
“層疊太陽(yáng)能電池” 該技術(shù)專(zhuān)利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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