一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术揭示一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其主要包含一基板；一透明导电膜；一第一光电转换层；一第二光电转换层；一第三光电转换层以及一电极。其中，该第一光电转换层的能隙大于该第二光电转换层的能隙，而该第二光电转换层的能隙大于该第三光电转换层的能隙且该第二光电转换层内具有镶埋结晶的结构。上述能隙的排列方式可用以提高光波长的吸收范围，并增加太阳能电池的光电转换效率。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，尤其涉及相互迭 接的多个光电转换层，该多个光电转换层利用不同的能隙与薄膜材料以提高其 光波长的吸收范围，并增加太阳能电池的光电转换效率。
技术介绍
目前由于国际能源短缺，而世界各国一直持续研发各种可行的替代能源， 而其中又以太阳能发电的太阳电池最受到瞩目，太阳电池具有使用方便、取之 不尽、用之不竭、无废弃物、无污染、无转动部份、无噪音、可阻隔辐射热、 使用寿命长、尺寸可随意变化、并与建筑物作结合及普及化等优点，故利用太 阳电池作为能源的取得。在20世纪70年代，由美国贝尔实验室首先研制出的硅太阳能电池逐步发展 起来。随着太阳电池的发展，如今太阳能电池有多种类型，典型的有单晶硅太 阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物太阳能电池、染料 敏化太阳能电池等。硅(Silicon )为目前通用的太阳能电池的原料代表，而在市场上又区 分为1.单结晶硅；2.多结晶硅；3.非结晶硅。目前最成熟的工业生产制 造技术和最大的市场占有率乃以单晶硅和非晶硅为主的光电板。原因是一、 单晶效率最高；二、非晶价格最便宜，且无需封装，生产也最快；三、多晶的 切割及下游再加工较不易，而前述两种都较易于再切割及加工。为了降低成本， 现今主要以积极发展非晶硅薄膜太阳电池为主，但其效率上于实际应用中仍然 过低。。近来，有所谓的中间能带(Intermediate band)结构被提出，也就是 在导带(Conduction band)与价带(Valence band)之间引进额外的能带。 理论上，如果掺杂(doping)浓度高到某种程度，即掺杂原子之间的距离接近到 某种程度，掺杂原子就不能再被视为是相互独立的。掺杂原子的能阶互相耦合 (Overlapping)，就会在导带与价带之间引进中间能带。而中间能带的引入，可以让原本能量小于能隙的不被吸收的光子，有机会被吸收，因而增加光电流。 另一方面，为了保持输出电压， 一般须要采用P-i-N结构，让中间能带位于纯 质(intrinsic, i layer)区域。其中又以于i层中成长所谓的微晶硅 (Microcrystalline Si， Si: H)结构最受到瞩目。微晶硅薄膜，其薄膜 的载子迁移率(Carrier mobility)比一般非晶硅质薄膜高出1 2个数量级， 而暗电导值则介于10—5 10—7 (S.cnf1)之间，明显高出非晶硅薄膜3 4个数量 级。然而，过去并无在多个P-i-N结构中制作多能隙的硅基薄膜太阳能电池。因此，有必要提出一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，以堆栈不同形 式的P-i-N结构来提高其光波长的吸收范围，并增加太阳能电池的光电转换效 率。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种具有多堆栈的硅基薄膜太 阳能电池，其特别是关于多个相互迭接的光电转换层，该多个光电转换层利用 不同的能隙与薄膜材料以提高其光波长的吸收范围，并增加太阳能电池的光电 转换效率。为实现上述目的，本技术提出一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电 池，其包含一基板； 一透明导电膜； 一第-一光电转换层； 一第二光电转换层； 一第三光电转换层以及一电极。其中，该透明导电膜用于取出电能与提升光电 转换的效率。该第一光电转换层形成于该透明导电膜上方，用以产生电子空穴 对，并提供光电流。该第二光电转换层形成于该第一光电转换层上方，也用以 产生电子空穴对，并提供光电流。该第三光电转换层形成于该第二光电转换层 上方，也用以产生电子空穴对，并提供光电流。最后，该电极形成于该N型半 导休层上方，用以取出电能与提升光电转换的效率。需注意的是，该第一光电转换层的能隙大于该第二光电转换层的能隙， 而该第二光电转换层的能隙大于该第三光电转换层的能隙，且该第一光电转换 层的厚度不大于该第二光电转换层的厚度，而该第二光电转换层的厚度不大于 该第三光电转换层。其中，该第二光电转换层内具有镶埋结晶的结构。根据本技术的一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其中该第一光 电转换层、该第二光电转换层与该第三光电转换层都是由一P型半导体层、一本质型(i型)半导体层与一N型半导体层组合而成。根据本技术的一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其中该第一光 电转换层选自于碳化硅与非晶硅所组成族群中的任何一种材料。根据本技术的一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其中该第二光 电转换层选自于纳米晶硅、微晶硅与多晶硅所组成族群中的任何一种材料。根据本技术的一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其中该第三光 电转换层选自于多晶硅、非晶硅锗、微晶硅锗或多晶硅锗所组成族群中的任何 一种材料。根据本技术的一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其中该第二光 电转换层内的结晶材料占该第二光电转换层的整体比例在10%至80%之间。根据本技术的一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其中该第二光 电转换层内的结晶材料的结晶尺寸在10纳米至500纳米之间。本技术的具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其特别是关于多个相互 迭接的光电转换层，该多个光电转换层利用不同的薄膜材料以提高其光波长的 吸收范围，并增加太阳能电池的光电转换效率。以下结合附图和具体实施例对本技术进行详细描述，但不作为对本实 用新型的限定。附图说明图1显示为本技术的具有多能阶的硅基薄膜太阳能电池的侧视剖面图2a、图2b及图2c分别为本技术的该第三光电转换层、该第二光 电转换层、该第一光电转换层的侧视剖面图。 其中，附图标记100: —种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池110:基板 120:透明导电膜 130:第一光电转换层140:第二光电转换层150:第三光电转换层160:电极131:第一光电转换层内的P型半导体层132:第一光电转换层内的本质型(i型)半导体层 133:第一光电转换层内的N型半导体层141:第二光电转换层内的P型半导体层142:第二光电转换层内的本质型(i型)半导体层143:第二光电转换层内的N型半导体层151:第三光电转换层内的P型半导体层152:第三光电转换层内的本质型(i型)半导体层153:第三光电转换层内的N型半导体层具体实施方式虽然本技术可表现为不同形式的实施例，但附图所示者及于下文中说 明者为本技术的较佳实施例，并请本领域技术人员考虑为本技术的一 范例，且并非意图用以将本技术限制于图示及/或所描述的特定实施例中。请参照图1，其所示为一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池100的侧视剖面图，该结构为本技术的第一实施例。该一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池100包含一基板110; —透明导电膜120; —第一光电转换层130;一第二光电转换层140; —第三光电转换层150以及一电极160。其中，该第 一光电转换层130、该第二光电转换层140与该第三光电转换层150都是由一 P型半导体层、 一本质型(i型)半导体层与一N型半导体层组合而成，该组 合结构的剖面图如图2a、图2b及图2c所示。本技术的该基板110选自于硅、玻璃、可挠性基板110或不锈钢板之 一。该第三光电转换层选自于多晶硅、非晶硅锗、微晶硅锗或多晶硅锗所组成 族群中的任何一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其特征在于，主要包含：　一基板，该基板的一面为照光面；　一用于取出电能与提升光电转换的效率的透明导电膜，形成于该基板上；　一用以产生电子空穴对并提供光电流的第一光电转换层，形成于该透明导电膜上方；　一用以产生电子空穴对并提供光电流的第二光电转换层，形成于该第一光电转换层上方；　一用以产生电子空穴对并提供光电流的第三光电转换层，形成于该第二光电转换层上方；以及　一用以取出电能与提升光电转换的效率的电极，形成于该第三光电转换层上方；　其中，该第一光电转换层的能隙大于该第二光电转换层的能隙，该第二光电转换层的能隙大于该第三光电转换层的能隙且该第二光电转换层内具有镶埋结晶的结构；以及　该第一光电转换层的厚度不大于该第二光电转换层的厚度，该第二光电转换层的厚度不大于该第三光电转换层。

【技术特征摘要】
1.一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其特征在于，主要包含一基板，该基板的一面为照光面；一用于取出电能与提升光电转换的效率的透明导电膜，形成于该基板上；一用以产生电子空穴对并提供光电流的第一光电转换层，形成于该透明导电膜上方；一用以产生电子空穴对并提供光电流的第二光电转换层，形成于该第一光电转换层上方；一用以产生电子空穴对并提供光电流的第三光电转换层，形成于该第二光电转换层上方；以及一用以取出电能与提升光电转换的效率的电极，形成于该第三光电转换层上方；其中，该第一光电转换层的能隙大于该第二光电转换层的能隙，该第二光电转换层的能隙大于该第三光电转换层的能隙且该第二光电转换层内具有镶埋结晶的结构；以及该第一光电转换层的厚度不大于该第二光电转换层的厚度，该第二光电转换层的厚度不大于该第三光电转换层。2. 根据权利要求l所述的一种具有多堆栈的硅基薄膜太阳能电池，其 特征在于，该基板为玻璃基板、石英基板、透明塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：简永杰，杨茹媛，张育绮，田伟辰，
申请(专利权)人：东捷科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]