PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构制造技术

本发明专利技术专利PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构，是一种在PN结晶体硅电池上覆镀叠加吸热红外金属薄膜电池结构的多电池复合太阳能电池技术。该PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构，主要由PN晶体硅电池、金属薄膜电池等叠加而成。晶体硅电池主要吸收可见光，覆盖其上的金属薄膜电池主要吸收热红外光及吸收晶体硅电池发热的热量，金属薄膜电池结构覆盖在晶体硅电池的背对太阳面。金属薄膜电池，是由阳极金属薄膜或金属纳米线网薄膜、非金属薄膜层、阴极金属薄膜或金属纳米线网膜等组成。组成。

【技术实现步骤摘要】
PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构


[0001]本专利技术属新能源、太阳能电池、微电子、纳米材料、吸光热功能材料等
，主要涉及一种高效的绿色的全光谱吸收光热的晶体硅电池叠层吸热红外金属薄膜电池的太阳能电池技术。

技术介绍

[0002]开发利用太阳能是人类解决能源危机、环境危机的最主要途径。开发经济适用的绿色高效全光谱吸光热薄膜结构工艺技术，是太阳能得以广泛利用的关键技术与环节之一。
[0003]经过十多年的理论与实验探索，本专利技术人已经完成太阳能全光谱的光热谱分解、吸收、透反射及合成的基础理论逻辑与相关技术工艺及设计创新，并专利技术了金属与非金属纳米薄膜叠层的吸光热薄膜结构技术、MIM金属微纳米线网状线阵二极管及吸光热电池薄膜结构技术、单层或多层纳米线网薄层的高效减反吸光热薄膜结构工艺技术、包含单层或多层纳米金属薄层的广普性环保型吸光热薄膜结构工艺等等多个吸热红外的薄膜电池技术，如果将现有的主要吸收可见光的晶体硅电池与本专利技术人的高效吸热红外薄膜电池结合起来，制成吸光热全谱线的新型高效太阳能电池，将会使绿色太阳能电池技术实现大飞跃，成为人类能源供应的主力军，为实现人类大气环境的彻底改善打下坚实基础。本专利技术正是基于此目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术专利PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构，是一种高效的绿色的全光谱吸收光热的晶体硅电池叠层吸热红外金属薄膜电池的太阳能电池技术，该PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构，主要由PN晶体硅电池、金属薄膜电池等叠加而成，晶体硅电池主要吸收可见光，覆盖其上的金属薄膜电池主要吸收热红外光及吸收晶体硅电池发热的热量，金属薄膜电池结构覆盖在晶体硅电池的背对太阳面。
[0005]PN结晶体硅电池与吸热红外金属薄膜电池，根据晶体硅电池结构，可以是串联的、也可以是并联的，晶体硅电池本身也可以是双面电池，如果电流方向一致且大小匹配，双电池取串联结构最简单最优。
[0006]金属薄膜电池结构直接涂镀在晶体硅电池的背对太阳面，晶体硅电池可以是完整的电池结构，也可以是不加铝背场电极层的非完整单结晶体硅电池结构，铝背场电极层由金属薄膜电池结构的金属层直接代替，当然金属薄膜电池结构也可以涂镀在晶体硅电池的铝背场电极层上；如果晶体硅电池是双面双结构造，在背对阳光面涂镀金属薄膜电池结构，晶体硅电池背对阳光面的减反膜层保护膜层等构造可以取消，当然也可以有过度层，双面双结晶体硅电池与吸热红外金属薄膜电池结构的串并联连接，依据电流方向及大小匹配来选择最优的连接方式。
[0007]晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构中的金属薄膜电池，是由阳极金属薄膜或
金属纳米线网薄膜、非金属薄膜层、阴极金属薄膜或金属纳米线网膜等组成，每层金属薄膜层与每层非金属薄膜层可以交替使用真空沉积镀膜；如果金属薄膜电池的金属阳极或金属阴极为金属微纳米线网结构薄膜，该金属微纳米线网结构薄膜可以用真空沉积镀膜刻饰或真空掩膜沉积及丝网印刷等工艺完成。
[0008]金属薄膜电池中的金属薄膜或金属纳米线网材料可以是铁、镍、锂、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钇、铈、钛、银、铝、钨、钼、铬、锆、金、铂等任何一种无害金属或合金，但能带结构与导电属性选择要与其阳极阴极属性和结构组合匹配，单层金属薄膜层厚度0.1nm至50nm，如果是金属纳米线网结构，可以更厚。
[0009]金属薄膜电池结构中的非金属薄膜层，可以是二氧化硅、氧化镁、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、氧化铜、氧化锌、四氧化三铁、氧化铈、氧化钽、氧化钨、氮化硅、碳化硅、硅、石墨等无害非金属，单层非金属薄膜层的厚度0.1nm至5μm；如果金属薄膜电池为MIIM双层绝缘薄膜结构，以阳极金属或其微纳米线为参照物，导带能级高的绝缘材料薄膜与阳极金属或其微纳米线相邻，导带能级低的另一种绝缘材料薄膜与阴极金属或其微纳米线相邻，每层绝缘薄膜厚度0.1nm至300nm，如果是两层以上绝缘材料薄膜，薄膜顺序依照上述导带能级高低排列顺序关系类推。
[0010]金属薄膜电池结构的最上层可以有表面减反覆盖保护层，为非金属薄膜层，厚度10nm至500μm，覆盖层可以是掺杂纳米颗粒的非金属薄膜层。
[0011]具体实施方法本专利技术PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构，是一种高效的绿色的全光谱吸收光热的晶体硅电池叠层吸热红外金属薄膜电池的太阳能电池技术，该PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构，主要由PN晶体硅电池、金属薄膜电池等叠加而成，晶体硅电池主要吸收可见光，覆盖其上的金属薄膜电池主要吸收热红外光及吸收晶体硅电池发热的热量，金属薄膜电池结构覆盖在晶体硅电池的背对太阳面，其中每层金属薄膜层与每层非金属薄膜层使用真空沉积镀膜等工艺，技术工艺简单，产业化工艺相对容易控制与实现。
[0012]下面以具体实例进一步说明本专利技术的实施方法：以一个156*156尺寸的工艺完整的标准单结多晶硅电池片为基片，金属薄膜电池结构镀在该单结多晶硅电池片背面的正极铝背板表面上。考虑到晶体硅电池正极铝背板厚度难以与较薄的金属薄膜电池的膜层相匹配，本实施案例使用晶体硅电池与金属薄膜电池并联工艺。首先将单结多晶硅电池片的背面即铝金属面的表面进行物理洁净与干燥处理，然后可以在200
°
C高真空条件下利用电子束蒸镀等镀膜方法加一层0.1
‑
300nm厚的Al2O3衬底层,再通过旋涂光刻胶、掩膜、曝光、显影、真空镀铝镁钛铬等合金、刻饰等工艺，得到纳米线径0.5nm至20μm、间距10nm至100μm的阳极平行铝镁钛铬等合金纳米线阵，所有铝镁钛铬等合金纳米线端点导电连接并加阳极引线；然后在300
°
C高真空溅射沉积一层厚度0.1nm至300nm的ZrO2\TiO2\Ta2O5\SiO2等成份的混合陶瓷非金属膜层；再用丝网印刷等工艺制作金属银纳米线线径100μm、间距100μm的阴极银纳米线阵，并作适当退火处理，所有银纳米线端点导电连接并加负极引线，银纳米线与阳极纳米线垂直；可以用真空沉积再加镀一层80nm左右厚的Si3N4表面减反保护层。最后可将金属薄膜电池的铝镁钛铬等合金阳极引线与晶体硅铝背板阳极连接。
[0013]以上所述仅是本专利技术的具体实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制。本
专利技术的权利要求书及专利说明的所有内容，均属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构，其特征是一种高效的绿色的全光谱吸收光热的晶体硅电池叠层吸热红外金属薄膜电池的太阳能电池技术，该PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构，主要由PN晶体硅电池、金属薄膜电池等叠加而成，晶体硅电池主要吸收可见光，覆盖其上的金属薄膜电池主要吸收热红外光及吸收晶体硅电池发热的热量，金属薄膜电池结构覆盖在晶体硅电池的背对太阳面。2.如权利要求1所述的一种PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构技术，其特征在于，PN结晶体硅电池与吸热红外金属薄膜电池，根据晶体硅电池结构，可以是串联的、也可以是并联的，晶体硅电池本身也可以是双面电池，如果电流方向一致且大小匹配，双电池取串联结构最简单最优。3.如权利要求1所述的一种PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构技术，其特征在于，金属薄膜电池结构直接涂镀在晶体硅电池的背对太阳面，晶体硅电池可以是完整的电池结构，也可以是不加铝背场电极层的非完整单结晶体硅电池结构，铝背场电极层由金属薄膜电池结构的金属层直接代替，当然金属薄膜电池结构也可以涂镀在晶体硅电池的铝背场电极层上；如果晶体硅电池是双面双结构造，在背对阳光面涂镀金属薄膜电池结构，晶体硅电池背对阳光面的减反膜层保护膜层等构造可以取消，当然也可以有过度层，双面双结晶体硅电池与吸热红外金属薄膜电池结构的串并联连接，依据电流方向及大小匹配来选择最优的连接方式。4.如权利要求1所述的一种PN结晶体硅叠层吸热红外金属薄膜电池结构技术，其特征在于，其金属薄膜电池，是由阳极金属薄膜或金属纳米线网薄膜、非金属薄膜层、阴极金属薄膜或金属纳米线网膜等组成，每层金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋太伟，
申请(专利权)人：上海日岳新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：