硅类双结叠层太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开一种硅类双结叠层太阳能电池，属于太阳能电池技术领域，包括单晶硅P型电池、键合层和Ge子电池，所述Ge子电池通过键合层键合在单晶硅P型电池的背面；采用Ge衬底作为支撑基底，通过MOCVD或MBE生长与Ge晶格匹配的所述Ge子电池，键合到单晶硅P型电池背面上，即得硅类双结叠层太阳能电池。本实用新型专利技术将Ge子电池键合到单晶硅P型电池背面，Si子电池吸收波长范围为小于1100nm的光，Ge子电池吸收小于1850nm的光，两者配合实现太阳光谱的充分利用；单晶硅P型电池和Ge子电池通过隧道结串联在一起，通过点阵键合层将子电池键合在一起，有效实现了硅类双结叠层的太阳能电池。

Silicon double junction laminated solar cells

【技术实现步骤摘要】
硅类双结叠层太阳能电池
本技术涉及一种太阳能电池，具体涉及一种硅类双结叠层太阳能电池，属于太阳能电池

技术介绍
晶体硅太阳能电池因低廉的成本，成熟的制造工艺，未来一二十年仍是太阳能电池的主流产品。由于带隙原因，晶硅太阳电池只能吸收波长小于1.1μm太阳光，大部分长波长的光都会被浪费掉。晶体硅太阳能电池转换效率仍然较低，要提高晶硅太阳电池光电转换效率，就必须设法提升电池对光的吸收，传统电池工艺主要基于减少少数载流子在电池内和电池界面的复合，主要是通过提升短路电流来提升电池的光电转换效率，而硅类双结叠层的太阳能电池可通过提升开路电压来提升电池的光电转换效率。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种硅类双结叠层太阳能电池，可大大提升硅类太阳能电池的转换效率。为了实现上述目的，本技术采用的一种硅类双结叠层太阳能电池，包括单晶硅P型电池、键合层和Ge子电池，所述Ge子电池通过键合层键合在单晶硅P型电池的背面。作为改进，所述单晶硅P型电池包括上电极、钝化膜、第二N+层、第二P型层；所述上电极设置在钝化膜上，钝化膜设置在第二N+层上，所述第二N+层设置在第二P型层上，第二P型层位于所述键合层正面。作为改进，所述Ge子电池包括下电极、第一P型层、第一N+层、GaInP层、GaInAs层和隧道结。作为改进，所述键合层采用点阵Au/Au键合。进一步的改进，所述键合层上开有若干圆形或方形空隙，所述空隙内填充有EVA。作为改进，所述下电极采用Au/Ge/Ni材料。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：1)本技术将Ge子电池键合到单晶硅P型电池背面，Si子电池吸收波长范围为小于1100nm的光，Ge子电池吸收小于1850nm的光，两者配合实现太阳光谱的充分利用。2)单晶硅P型电池和Ge子电池通过隧道结串联在一起(如果没有隧道结子电池之间会形成反型层)，通过点阵键合层将子电池键合在一起(点阵键合主要因为金金键合不透光，影响硅子电池光的吸收)，有效实现了硅类双结叠层的太阳能电池。3)常规晶硅电池因硅的带隙决定，开路电压不能大幅度提升，吸收的光谱只能小于1.1μm，这两项因素决定了常规晶硅电池的光电转换效率难以大幅度提升，本技术提供的硅类双结叠层的太阳能电池，实现了太阳光的分段吸收，可以有效提升硅类双结叠层的太阳能电池光电转换效率。附图说明图1为本技术太阳能电池的结构示意图；图2为本技术中一种键合层图形的结构示意图；图3为本技术中另一种键合层图形的结构示意图；图4为本技术Ge子电池结构示意图；图中：1、下电极，2、第一P型层，3、第一N+层，4、GaInP层，5、GaInAs层，6、隧道结，7、EVA，8、键合层，9、第二P型层，10、第二N+层，11、钝化膜，12、上电极。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限制本技术的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。如图1、图4所示，一种硅类双结叠层太阳能电池，包括单晶硅P型电池、键合层8和Ge子电池，所述Ge子电池通过键合层8键合在单晶硅P型电池的背面；采用Ge衬底作为支撑基底，通过MOCVD或MBE技术生长与Ge晶格匹配的所述Ge子电池，优选采用MOCVD技术生长，键合到单晶硅P型电池背面上，即得硅类双结叠层太阳能电池。考虑到光谱划分问题，Ge子电池，一般选取的厚度为175μm或者145μm，优选为175μm。作为实施例的改进，所述单晶硅P型电池包括上电极12、钝化膜11、第二N+层10、第二P型层9；所述上电极12设置在钝化膜11上，钝化膜11设置在第二N+层10上，所述第二N+层10设置在第二P型层9上，第二P型层9位于所述键合层8正面。作为实施例的改进，所述Ge子电池包括下电极1、第一P型层2、第一N+层3、GaInP层4、GaInAs层5和隧道结6，下电极1一般选取Au/Ge/Ni材料；采用Ge-P型衬底作为支撑基底，优选为175μmGe-P型衬底，由于Ge-P型衬底生长闪锌矿材料存在反向畴问题(Ge是金刚石结构，GaAs和GaInP为闪锌矿结构)且PH3扩散易形成浅结，即第一N+层3，故成核层选取GaInP材料(即10-50nm厚的GaInP层4)；GaInAs层5作为缓冲层的，厚度为300-500nm，为后续材料生长提供良好的界面，过滤位错；及10-30nm厚的GaAs/GaAs隧道结6。作为实施例的改进，所述GaInP层4掺杂类型为N型，掺杂浓度为1E18cm-3-3E18cm-3；所述GaInAs层5掺杂类型为N型，掺杂浓度为3E18cm-3-5E18cm-3。作为实施例的改进，所述键合层8采用点阵Au/Au键合。进一步的，如图2、图3所示，所述键合层8上开有若干圆形或方形空隙，所述空隙内填充有EVA7。所述键合层8可以有很多选择组合，Au/Au键合是最优的键合方式。键合层8需解决两个问题：薄膜电池的P型欧姆接触问题和单晶硅电池的P型欧姆接触问题，良好的导电能力；还要保证良好的透光性。Au具有良好的电学特性，但是不透光，这里键合层8需要特殊处理，使其光传递下来，供Ge子电池吸收，考虑到粘合的稳定性，键合层间隙之间加入EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)材料，保证薄膜的稳定性。作为实施例的改进，所述隧道结6采用宽带隙材料，带隙选择范围为1.45-2.0eV，选用材料为GaInP或AlGaAs；N型掺杂为Si/Te共掺，浓度为2E19cm-3-5E19cm-3，P型掺杂采用C掺杂，浓度为1E20cm-3-3E20cm-3。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅类双结叠层太阳能电池，其特征在于，包括单晶硅P型电池、键合层(8)和Ge子电池，所述Ge子电池通过键合层(8)键合在单晶硅P型电池的背面。

【技术特征摘要】
1.一种硅类双结叠层太阳能电池，其特征在于，包括单晶硅P型电池、键合层(8)和Ge子电池，所述Ge子电池通过键合层(8)键合在单晶硅P型电池的背面。2.根据权利要求1所述的一种硅类双结叠层太阳能电池，其特征在于，所述单晶硅P型电池包括上电极(12)、钝化膜(11)、第二N+层(10)、第二P型层(9)；所述上电极(12)设置在钝化膜(11)上，钝化膜(11)设置在第二N+层(10)上，所述第二N+层(10)设置在第二P型层(9)上，第二P型层(9)位于所述键合层(8)正面。3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴波，秦崇德，周文远，方结彬，
申请(专利权)人：广东爱康太阳能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44