硅基高效太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开一种硅基高效太阳能电池，属于太阳能电池技术领域，包括单晶硅P型电池、键合层和GaInP薄膜电池，所述GaInP薄膜电池通过键合层键合到单晶硅P型电池的正面；采用GaAs或Ge作为支撑衬底，通过MOCVD或MBE生长与GaAs晶格匹配的GaInP薄膜电池，键合到单晶硅P型电池上，剥离生长的GaInP薄膜电池，即得所述硅基高效太阳能电池。本实用新型专利技术通过点阵键合技术和隧道结技术可以实现多层电池的串联，从而通过提升电池开路电压来提升整个叠层电池的转换效率；且采用Si作为硅基电池的支撑基底大大提升了电池的机械性能。

Silicon based high efficiency solar cell

【技术实现步骤摘要】
硅基高效太阳能电池
本技术涉及一种硅基高效太阳能电池，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。目前常规单晶硅电池量产效率普遍在20％-21％左右，电池的最高转换效率受到制约。但对于叠层电池来说，分段吸收太阳光，可以充分的利用太阳光。叠层电池可以看做串联在一起的电池，开路电压会明显提升，短路电流小于或等于叠层电池中子电池的最小电流。叠层电池通过提升电池的开路电压来提升太阳能电池的转换效率。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种硅基高效太阳能电池，可大大提升硅基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基高效太阳能电池，包括单晶硅P型电池、键合层和GaInP薄膜电池，所述GaInP薄膜电池通过键合层键合到单晶硅P型电池的正面。作为改进，所述单晶硅P型电池包括下电极、铝背场、P型层、N+层和钝化膜；所述下电极设置在铝背场上，铝背场位于P型层的背面，所述N+层位于P型层的正面，所述钝化膜位于N+层表面。作为改进，所述键合层采用点阵Au/Au键合。进一步改进，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GaInP薄膜电池包括隧道结、GaInP子电池和上电极；所述隧道结位于键合层和GaInP子电池之间，所述上电极位于GaInP子电池上表面；所述GaInP子电池包括AlGaInP背场、GaInP基区、GaInP发射区和AlInP窗口层，所述AlGaInP背场、GaInP基区、GaInP发射区和AlInP窗口层从下至上依次布置。作为改进，采用N型GaAs衬底或Ge衬底作为支撑基底，依次设有300-500nmGaAs缓冲层、10-15nm的AlAs牺牲层、300-500nmGaAs欧姆接触层、700-2500nm的所述GaInP子电池、及10-30nm的隧道结。作为改进，采用325μmGaAs-N型衬底作为支撑基底。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：1)常规晶硅电池只能吸收波长小于1.1μm的光，大部分长波长的光被浪费，从而转换效率较低，而通过点阵键合技术和隧道结技术可以实现多层电池的串联，从而通过提升电池开路电压来提升整个叠层电池的转换效率；且采用Si作为硅基电池的支撑基底大大提升了电池的机械性能。2)本技术通过将叠层电池键合到单晶硅P型电池正面，然后把衬底剥离下来，GaInP子电池吸收波长范围为小于680nm的光，单晶硅子电池吸收680nm-1100nm的光，两者配合有效实现了太阳光谱的充分利用。3)单晶硅子电池和GaInP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层不透光，影响硅子电池光的吸收)，实现硅基高效太阳能电池。4)本技术的太阳能电池实现了太阳光的分段吸收，可以有效的提升硅基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为本技术叠层薄膜电池部分的结构示意图(不包括上电极)；图中：1、下电极，2、铝背场，3、P型层，4、N+层，5、钝化膜，6、键合层，7、EVA，8、隧道结，9、AlGaInP背场，10、GaInP基区，11、GaInP发射区，12、AlInP窗口层，13、上电极，14、GaAs欧姆接触层，15、AlAs牺牲层，16、GaAs缓冲层，17、GaAs衬底。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，一种硅基高效太阳能电池，包括单晶硅P型电池、键合层6和GaInP薄膜电池，所述GaInP薄膜电池通过键合层6键合到单晶硅P型电池的正面，键合可以很好的将薄膜电池和单晶硅P型电池粘接在一起，还可以起到电流传输作用；采用GaAs或Ge作为支撑基底，通过MOCVD或MBE生长与GaAs晶格匹配的GaInP薄膜电池，键合到单晶硅P型电池上，剥离生长的GaInP薄膜电池，即得所述硅基高效太阳能电池。作为实施例的改进，所述单晶硅P型电池包括下电极1、铝背场2、P型层3、N+层4和钝化膜5；所述下电极1设置在铝背场2上，铝背场2位于P型层3的背面，所述N+层4位于P型层3的正面，所述钝化膜5位于N+层4表面。作为实施例的改进，所述键合层6采用点阵Au/Au键合。进一步的，如图2、图3所示，所述键合层6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6可以有很多选择组合，Au/Au键合是最优的键合方式。键合层6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6需要特殊处理，使其光传递下来，供单晶硅吸收，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。另外，丝网印刷的钝化膜5的图形与薄膜键合层面的图形一致。作为实施例的改进，所述GaInP薄膜电池包括隧道结8、GaInP子电池和上电极13，隧道结8可以实现单晶硅和薄膜电池之间电流的传输；所述隧道结8位于键合层6和GaInP子电池之间，上电极13位于GaInP子电池上表面；所述GaInP子电池包括AlGaInP背场9、GaInP基区10、GaInP发射区11和AlInP窗口层12，所述AlGaInP背场9、GaInP基区10、GaInP发射区11和AlInP窗口层12从下至上依次布置。作为实施例的改进，采用N型GaAs衬底17或Ge衬底作为支撑基底，因为Ge-N型衬底生长GaAs或者GaInP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)，优选采用325μmGaAs-N型衬底作为支撑基底；在支撑基底上依次生长300-500nmGaAs缓冲层16、10-15nm的AlAs牺牲层15、300-500nmGaAs欧姆接触层14、700-2500nm的所述GaInP子电池、及10-30nm的隧道结8。其中，GaAs缓冲层16为后续材料生长提供良好的界面，过滤位错；AlAs牺牲层15的厚度优选为10nm，根据溶液的选择性腐蚀，可以剥离上面的薄膜；GaAs欧姆接触层14采用N型GaAs欧姆接触层，厚度优选为360nm，由于GaAs-N型掺杂很容易做的很高，故一般选为欧姆接触层，N型掺杂元素为Si，掺杂浓度5E18cm-3；所述铝铟磷(AlInP)窗口层的厚度为20-100nm，N型掺杂元素为Si，主要是降低界面复合；所述GaInP发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基高效太阳能电池，其特征在于，包括单晶硅P型电池、键合层(6)和GaInP薄膜电池，所述GaInP薄膜电池通过键合层(6)键合到单晶硅P型电池的正面。

【技术特征摘要】
1.一种硅基高效太阳能电池，其特征在于，包括单晶硅P型电池、键合层(6)和GaInP薄膜电池，所述GaInP薄膜电池通过键合层(6)键合到单晶硅P型电池的正面。2.根据权利要求1所述的一种硅基高效太阳能电池，其特征在于，所述单晶硅P型电池包括下电极(1)、铝背场(2)、P型层(3)、N+层(4)和钝化膜(5)；所述下电极(1)设置在铝背场(2)上，铝背场(2)位于P型层(3)的背面，所述N+层(4)位于P型层(3)的正面，所述钝化膜(5)位于N+层(4)表面。3.根据权利要求1或2所述的一种硅基高效太阳能电池，其特征在于，所述键合层(6)采用点阵Au/Au键合。4.根据权利要求3所述的一种硅基高效太阳能电池，其特征在于，所述键合层(6)上开有若干圆形或方形空隙，所述空隙内填充有EVA(7)。5.根据权利要求1所述的一种硅基高效太阳能电池，其特征在于，所述GaInP薄膜电池包括隧道结(8)、GaI...

【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