均匀透光低辐射纳米硅太阳能电池及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种透光率大于５％的硅基薄膜太阳能电池，其特征是：透明的玻璃、树脂、塑料或其它透明材料作为衬底；衬底上是一层透明导电薄膜作为背电极；背电极上是透明的反射膜；反射膜上是单结或多结ＮＩＰ结，其中Ｉ层是由纳米量级的硅晶粒镶嵌在非晶硅母体中而形成的混合相材料，Ｎ，Ｐ层由硅薄膜掺磷和硼形成；在ＮＩＰ结顶上是一层透明导电薄膜作表面电极，在表面电极上为透明减反射膜。光通过的路径是“入射光线１→减反射膜２→表面电极３→纳米硅ＮＩＰ结４→反射膜５→背电极６→透明衬底７→射出光线８”，光线先通过表层减反射膜，由于光线反射极少，因此输入光能大，具有低辐射功能；由于各层均有透光性，所以这种电池同时具有透光和发电的功能，另外，电池表面还能够调整出多种单色。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及一种透光率大于5%的硅基薄膜太阳能电池，可具有高的透光均 勻度和低辐射功能，电池表面能够调整出多种单色。
技术介绍
现有硅基太阳能电池按照原料区分有晶体硅(多晶硅、单晶硅)和非晶硅两种。晶 体硅电池片厚度在250微米左右，PN结不具备透光性，制成的太阳能电池板透光需要扩大 晶体硅片的间隙，封装在两层白光玻璃之间，以漏光的形式透过光，透光不均勻；玻璃衬底 非晶硅薄膜太阳能电池都采用PIN结构，一般单结电池的膜厚在0. 4微米左右，PIN结可以 透光，但是背电极为铝、银等金属薄膜，因此电池板不具备透光性；现有晶体硅和非晶硅太 阳能电池都以玻璃表面接受光照，光在通过玻璃时由于表面反射和自身吸收，会损失一部 分能量，使发电量降低，较强的光反射还会产生光污染，不具备低辐射功能。
技术实现思路
本专利技术专利涉及一种透光率大于5%的硅基薄膜太阳能电池，其特征是透明的 玻璃、树脂、塑料或其它透明材料作为衬底；衬底上是一层透明导电薄膜作为背电极；背电 极上是透明的反射膜；反射膜上是单结或多结NIP结，其中I层是由纳米量级的硅晶粒镶嵌 在非晶硅母体中而形成的混合相材料，N，P层由硅薄膜掺磷和硼形成；在NIP结顶上是一层 透明导电薄膜作表面电极，在表面电极上为透明减反射膜。光通过的路径是“入射光线1 — 减反射膜2 —表面电极3 —纳米硅NIP结4 —反射膜5 —背电极6 —透明衬底7 —射出 光线8”，光线先通过表层减反射膜，由于光线反射极少，因此输入光能大，具有低辐射功能； 由于各层均有透光性，所以这种电池同时具有透光和发电的功能，另外，电池表面还能够调 整出多种单色。要解决的技术问题在保持光电转化率稳定情况下，降低硅薄膜的厚度增加透光率，采用透明的导电 材料作为表面电极和背电极增加透光率；纳米硅太阳能电池的NIP结直接接受阳光，保持 转化率稳定；减少纳米硅太阳能电池表面的反射率形成低辐射，降低光污染；调整光在表 面薄膜产生干涉相消的波长，从而呈现各种单色。技术方案本专利技术专利解决其技术问题所采用的技术方案是本专利技术的太阳能电池，由减反射膜2、表面电极3、纳米硅NIP结4、反射膜5、背电 极6、透明衬底7组成，减反射膜2在表面电极3的表面上，表面电极3在纳米硅NIP结4的 表面上，纳米硅NIP结4在反射膜5的表面上，反射膜5在背电极6的表面上，背电极6在 透明衬底7的表面上。本专利技术为均勻透光低辐射纳米硅太阳能电池的制备方法和步骤如下步骤一、清洗衬底材料，采用超声波和去离子水清洗透明衬底材料，透明衬底材料为玻璃或树脂、塑料或其它透明材料；步骤二、采用磁控溅射或化学气相沉积(CVD)装置在玻璃或树脂、塑料或其它透 明材料上沉积一层铝掺杂氧化锌(Ζη0:Α1)或氟掺杂二氧化锡(Sn02:F)透明导电膜作为背 电极和背反射膜步骤三、采用射频(13. 56M)或甚高频(30 60M)等离子增强化学气相沉积系统 在背反射膜上沉积纳米硅单结或多结NIP结。首先，沉积N层，工作气体为氢气、硅烷、磷烷， 衬底温度为150°C 220°C，压力为100 300Pa ；然后沉积I层，该层是由纳米量级的硅 晶粒镶嵌在非晶硅母体中而形成的混合相材料，反应气体是氢气和硅烷，二者质量流量比 为8 20，衬底温度在150°C 220°C，压力为1001 300Pa ；最后沉积P层，可以是P型 纳米硅材料也可以是P型碳化硅材料，反应气体是硼烷、硅烷、氢气或者是甲烷、硼烷、硅烷 和氢气，衬底温度在150°C 220°C，压力为1001 300Pa。步骤四、采用磁控溅射或化学气相沉积系统在NIP结表面上沉积铟锡氧或氧化锌 薄膜作为前电极和减反射膜，完成发电薄膜组制造；步骤五、在背电极和表面电极分别接上导线，制造成为均勻透光的纳米硅太阳能 电池。在制造纳米硅电池的过程中，调整纳米硅材料的带隙及厚度改变太阳能电池板的 透光性；通过调整纳米硅膜上下表面反射所产生的光程差使得两束反射光干射相消，形成 减反射效果，达到低辐射要求；通过调整表面减反射膜的吸收光谱，改变太阳能电池表面反 射颜色。本专利技术专利的结构特征是透明的玻璃、树脂、塑料等作为衬底，在底层衬底上是 一层透明导电薄膜作为背电极；背电极上是一层背反射膜；背反射膜上是单结或多结NIP 结，其中I层是由纳米量级的硅晶粒镶嵌在非晶硅母体中而形成的混合相材料，N，P层由硅 薄膜掺磷和硼形成；在NIP结上是一层透明导电薄膜作表面电极；在表面电极上是可调整 颜色的表层减反射膜。光透过的路径是“入射光线1 —减反射膜2 —表面电极3 —纳米硅 NIP结4 —反射膜5 —背电极6 —透明衬底7 —射出光线8”，达到同时具有透光和发电的 功能。附图说明图1是专利技术专利的产品纵剖面图。1、入射光线2、减反射膜根据产品要求沉积反射膜。3、表面电极沉积的透明导电膜，做为电池正极引出。4、透光纳米硅NIP结其中I层是由纳米量级的硅晶粒镶嵌在非晶硅母体中而形 成的混合相材料，N, P层由硅薄膜掺磷和硼形成。5、反射膜调节透光率和发电效率。6、背电极，沉积的透明导电膜，做为电池负极引出。7、玻璃或其他透明衬底。8、为透出光线。实际使用是光线的路径是穿过一减反射膜一表面电极一纳米硅NIP结一反射膜—背电极一透明衬底一透出部分光线，光线通过纳米硅NIP结能够产生直流电，由表面电 极和背电极引出，再通过引线引出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术专利涉及一种透光率大于５％的硅基薄膜太阳能电池，其特征是：透明的玻璃、树脂、塑料或其它透明材料作为衬底；衬底上是一层透明导电薄膜作为背电极；背电极上是透明的反射膜；反射膜上是单结或多结ＮＩＰ结，其中Ｉ层是由纳米量级的硅晶粒镶嵌在非晶硅母体中而形成的混合相材料，Ｎ，Ｐ层由硅薄膜掺磷和硼形成；在ＮＩＰ结顶上是一层透明导电薄膜作表面电极，在表面电极上为透明减反射膜。光通过的路径是“入射光线→减反射膜→表面电极→纳米硅ＮＩＰ结→反射膜→背电极→透明衬底→射出光线”，光线先通过表层减反射膜，由于光线反射极少，因此输入光能大，具有低辐射功能；由于各层均有透光性，所以这种电池同时具有透光和发电的功能，另外，电池表面还能够调整出多种单色。

【技术特征摘要】
1.本发明专利涉及一种透光率大于5%的硅基薄膜太阳能电池，其特征是透明的玻 璃、树脂、塑料或其它透明材料作为衬底；衬底上是一层透明导电薄膜作为背电极；背电极 上是透明的反射膜；反射膜上是单结或多结NIP结，其中I层是由纳米量级的硅晶粒镶嵌在 非晶硅母体中而形成的混合相材料，N，P层由硅薄膜掺磷和硼形成；在NIP结顶上是一层透 明导电薄膜作表面电极，在表面电极上为透明减反射膜。光通过的路径是“入射光线一减反 射膜一表面电极一纳米硅NIP结一反射膜一背电极一透明衬底一射出光线”，光线先通过表 层减反射膜，由于光线反射极少，因此输入光能大，具有低辐射功能；由于各层均有透光性， 所以这种电池同时具有透光和发电的功能，另外，电池表面还能够调整出多种单色。2.根据权利要求1所述的均勻透光低辐射纳米硅太阳能电池，其特征是光透过的路 径是“减反射膜一表面电极一纳米硅NIP结一背反射膜一背电极一透明衬底，经表面电极 和背电极引出直流电流。3.根据权利要求1所述的均勻透光低辐射纳米硅太阳能电池，其特征是背电极和表 面电极均采用透明的导电薄膜。4.根据权利要求1所述的均勻透光低辐射纳米硅太阳能电池，其特征是单结或多结 NIP结构，NIP结中I层是由纳米量级的硅晶粒镶嵌在非晶硅母体中而形成的混合相薄膜， N、P层由硅薄膜掺磷和硼形成。5.根据权利要求1所述的均勻透光低辐射纳米硅太阳能电池，其特征是透明衬底可 以是玻璃，也可以是树脂、塑料或其它透明材料，透明衬底可以是平面也可以是曲面，也可 是多面体或不规则表面和不规则形状。6.根据权利要求1所述的均勻透光低辐射纳米硅太阳能电池，其特征是在表面电极 上有减反射膜，具有低辐射功能。7.根据权利要求1所述的均勻透光低辐射纳米硅太阳能电池，其特征是接受光照的 电池层表面减反射膜可制成各种单色彩色，具有低辐射功能。8.根据权利要求1所述的均勻透光低辐射纳米硅太阳能电池，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝会颖，李明，
申请(专利权)人：郝会颖，李明，
类型：发明
国别省市：11[]