本实用新型专利技术公开了一种GaAs双面薄膜太阳能电池，包含一个电池单元，或由多个电池单元组成的阵列，每个电池单元包括背电极层、器件层和栅电极层，栅电极层具有第一栅线结构，背电极层具有第二栅线结构，器件层与背电极层之间设置有第一减反膜层，器件层与栅电极层之间设置有第二减反膜层，电池单元的形状为正六边形或矩形。本实用新型专利技术实现了GaAs薄膜太阳能电池的双面受光，减少了光损失，光电转换效率更高；正六边形或矩形的太阳能电池间可实现小间隙甚至无缝拼接成电池阵列，提高了单位面积太阳能电池阵列的能量密度，进而提高了单位面积太阳能电池阵列的输出功率，并显著降低了生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种太阳能电池，具体地说涉及一种GaAs双面薄膜太阳能电池单元及电池，属于太阳能电池制造
技术介绍
随着人类工业文明的迅速发展，石化燃料成为稀缺资源，随着时间的推移将消耗殆尽，而且石化燃料在燃烧过程中会产生大量毒害气体及固体悬浮颗粒，对环境造成了严重破坏，因此开发具有环保价值的新能源成为刻不容缓的事情。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能量来源，且具有不受地域限制、可实现光伏系统模块化的特点，所以成为了最受青睐的研宄对象。作为人类未来能源的希望，科学家们正致力于开发不同材料的太阳能电池，其中最具代表性的是GaAs太阳能电池，GaAs属于II1-V族化合物半导体材料，其能隙与太阳光谱的匹配较适合，与硅太阳能电池等相比，具有更好的性能。从上世纪80年代以来，GaAs太阳电池技术经历了从LPE (液相外延)到MOCVD (化学气相沉积)，从同质外延到异质外延，从单结到多结叠层结构的几个发展阶段，其发展速度日益加快，光电转换效率也不断提高；目前，单结GaAs电池实验室最高效率已达到28.8%，远高于其他类型的太阳能电池；而且GaAs太阳能电池的应用领域也在不断扩展，由最初的空间应用逐步扩展到地面应用，在便携式能源、汽车电子、消费电子等领域都有着非常大的发展空间。在GaAs太阳能电池中，柔性GaAs薄膜太阳能电池具有质量轻、易附形、光电转换效率高等特点，已逐渐成为近年来太阳能应用方面的重点产品。从结构上来讲，GaAs薄膜太阳能电池通常至少包括支撑层、背电极层、实现光电转换的GaAs电池层和栅电极层；其一般采用外延剥离(Epitaxial Lift Off,简写为ELO)技术制备，g卩，首先在衬底层外延生长一牺牲层，再在牺牲层上依次生长GaAs电池层、背电极层，然后通过刻蚀除去牺牲层，从而将GaAs电池层与衬底层剥离，再在背电极层上设置具有支撑功能的柔性支撑层，最后在剥除牺牲层后的GaAs电池层上制备栅电极层，再剥除柔性支撑层即得到GaAs薄膜太阳能电池。对于GaAs薄膜太阳能电池而言，光电转换效率是评价其性能的重要指标；众所周知，GaAs薄膜太阳能电池只有栅电极层可以接收太阳光，而背电极层是整块金属板无法接收太阳光。所以，为了提高GaAs薄膜太阳能电池的光电转换效率，一方面需要提高电池本身对于所吸收光线的光电转换能力，另一方面则需要尽可能控制栅电极层接收多的入射太阳光，减少反射光的量。为了解决增加入射光而减少反射光的问题，一般会考虑设置减反膜，通过减反膜的设置而减少太阳能电池对入射光在一定波长范围内的反射，但是由于减反膜本身不导电，所以在无烧结工艺的太阳电池制备工艺中不能将减反膜设置在金属电极与器件层之间。通常情况下，GaAs双面薄膜电池的电极和减反膜结构的设计和制备是理论上独立但实际工艺中会相互影响的，特别是在较为复杂的电极设计中，电极的高度和密度(间距)对减反膜的实际厚度会有影响，从而直接影响减反膜的减反射效果。此外，但是现有技术中，GaAs衬底都是圆形片，位于其上的GaAs电池层的形状与衬底形状相同，也为圆形，圆形薄膜太阳能电池组成的太阳能电池阵列中相邻电池间的空隙大，导致电池阵列的能量密度低，不适用于对能量密度要求较高且空间有限的卫星、飞艇等领域；若剥离后再对GaAs电池层进行图形化，由于GaAs薄膜太阳能电池非常薄且脆，对其进行切割或剪裁极易对电池结构造成破坏导致效率降低，成本损失较大。
技术实现思路
为此，本技术所要解决的第一个技术问题在于现有技术中GaAs薄膜太阳能电池只有栅电极层可以接收太阳光，背电极无法接收太阳光，进而提供一种可双面受光并且能够提高薄膜太阳能电池的光电转换效率的GaAs双面薄膜太阳能电池单元及电池。本技术所要解决的第二个技术问题在于现有技术中GaAs薄膜太阳能电池形状为圆形，相邻电池间的空隙大，电池阵列的能量密度低，进而提供一种图形化的GaAs双面薄膜太阳能电池单元及电池。为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下:本技术提供一种GaAs双面薄膜太阳能电池单元，其包括背电极层、器件层和栅电极层，所述栅电极层具有第一栅线结构；所述背电极层具有第二栅线结构；所述器件层与所述背电极层之间设置有第一减反膜层，所述第一减反膜层设置在所述第二栅线结构的栅线之间；所述器件层与所述栅电极层之间设置有第二减反膜层，所述第二减反膜层设置在所述第一栅线结构的栅线之间。所述第一栅线结构包括设置在电池单元的一个或相对多个边缘的部分边缘主栅线。所述第一栅线结构还包括设置在所述栅电极层内部的第一副栅线所述第二栅线结构包括环绕所述电池单元边缘设置的边缘主栅线以及设置在所述边缘主栅线内部的第二副栅线。进一步地，所述第二栅线结构还包括设置在所述边缘主栅线内部且沿所述太阳能电池单元对角线交叉设置的内部主栅线。所述第一副栅线一端连接于所述部分边缘主栅线设置并延伸至与所述部分边缘主栅线对应的另一边；所述第二副栅线平行于所述边缘主栅线设置。所述边缘主栅线的宽度为1-4_ ;所述内部主栅线的宽度为0.5-4mm ;所述第二副栅线的宽度为0.1-0.5_，所述第二副栅线之间的间距为1-3_。所述部分边缘主栅线的宽度为l_4mm ;所述第一副栅线的宽度为0.1-0.5mm，所述正面副栅线间的间距为l_3mm。所述第一减反膜层为MgF2/ZnS双减反膜层，其中，MgF2层的厚度为90_130nm，ZnS层的厚度为35-50nm ;所述第二减反膜层为MgF2/ZnS双减反膜层，其中，MgF2层的厚度为100-120nm，ZnS 层的厚度为 30_50nm。所述器件层的厚度为2.8-4.0 μπι，沿远离所述背电极层的方向依次包括P型窗口层、P+背场层、P型基区层、η+发射层和η型窗口层。所述太阳能电池单元为正六边形或矩形；所述正六边形电池单元的边长为2英寸或3英寸；所述矩形电池单元的对角线长度为4英寸或6英寸。本技术还提供一种GaAs双面薄膜太阳能电池，包含一个所述的薄膜太阳能电池单元，或由多个所述的薄膜太阳能电池单元组成的阵列。进一步地，所述阵列中各电池单元之间的间距大于100 μπι。本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:(I)本技术所述的GaAs双面薄膜太阳能电池单元，包括背电极层、器件层和栅电极层，栅电极层具有第一栅线结构；背电极层具有第二栅线结构；并进一步在器件层与背电极层之间设置第一减反膜层，在器件层与栅电极层之间设置第二减反膜层，同时保证第一减反膜、第二减反膜层分别对应设置在第二栅线结构、第一栅线结构的栅线之间。本技术首次将背电极由常规的“整面金属”制作成为第二栅线结构，使光线可以由栅线结构的空隙进入器件层中，并结合第一减反膜层和第二减反膜层的设置，有效解决了光线的反射和漫反射问题，减少了光损失，提供了更多的光线进入器件层内部的通道，实现了栅线与电池单元外部有效的电连接，并开创了 GaAs薄膜太阳能电池双面受光的技术先例；从而在整体上提高了 GaAs薄膜太阳能电池的光电转换效率，根据数据显示，其光电转换效率可以达到普通GaAs薄膜太阳能电池的1.05倍，在雪地、垂直幕墙等领域有突出的表现；并且与现有的晶体硅双面太阳能电池相比，Ga本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种GaAs双面薄膜太阳能电池单元，其包括背电极层(1)、器件层(2)和栅电极层(3)，所述栅电极层(3)具有第一栅线结构；其特征在于，所述背电极层(1)具有第二栅线结构；所述器件层(2)与所述背电极层(1)之间设置有第一减反膜层(4)，所述第一减反膜层设置在所述第二栅线结构的栅线之间；所述器件层(2)与所述栅电极层(3)之间设置有第二减反膜层(5)，所述第二减反膜层设置在所述第一栅线结构的栅线之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄添懋，杨晓杰，刘凤全，叶继春，
申请(专利权)人：苏州强明光电有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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