提供了一种单片集成光生伏打模块。该模块包括绝缘衬底和位于衬底之上的下电极。该模块还包括：下电极之上的微晶硅层的下堆叠；下堆叠之上的非晶硅层的上堆叠；以及上堆叠之上的上电极。硅层的上堆叠和下堆叠具有不同的能带隙。该模块还包括在硅层的下堆叠和上堆叠中从下电极到上电极垂直延伸的内置旁路二极管。该内置旁路二极管包括下堆叠和上堆叠的多个部分，该多个部分的结晶比例大于下堆叠和上堆叠的其余部分的结晶比例。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文公开的主题涉及光生伏打装置。一些已知光生伏打装置包括具有硅的薄膜的活性部分的薄膜太阳能模块。入射在模块上的光进入活性硅膜。如果光由硅膜吸收，则光能够在硅中产生电子和空穴。电子和空穴用于产生可从模块汲取并且施加到外部电负载的电势和/或电流。
技术介绍
光中的光子激励硅膜中的电子并且使得电子与硅膜中的原子分离。为了使得光子激励电子并且使得电子与膜中的原子分离，光子必须具有超过硅膜中的能带隙的能量。光子的能量与入射在膜上的光的波长有关。因此，基于膜的能带隙和光的波长由硅膜吸收光。一些已知光生伏打装置包括级联层堆叠，该级联层堆叠包括两组或更多组硅膜， 该两组或更多组硅膜以一组在另一组之上的方式沉积并且位于下电极与上电极之间。不同组膜可以具有不同的能带隙。通过提供具有不同能带隙的不同的膜可以增加装置的效率， 这是由于更多波长的入射光能够被装置吸收。例如，第一组膜的能带隙可以大于第二组膜的能带隙。具有与超过第一组膜的能带隙的能量关联的波长的一些光由第一组膜进行吸收以产生电子空穴对。具有与没有超过第一组膜的能带隙的能量关联的波长的一些光穿过第一组膜而不会产生电子空穴对。如果第二组膜具有较低的能带隙，则穿过第一组膜的该光的至少一部分可由第二组膜进行吸收。为了提供具有不同能带隙的不同组膜，硅膜可以与锗进行合金以改变膜的能带隙。然而，将膜与锗进行合金会降低能够用于制造的沉积率。另外，与没有锗的情况相比， 与锗进行合金的硅更倾向于出现光诱导退化。此外，用于沉积硅锗合金的锗烷源气体成本高而且危险。作为将硅膜与锗进行合金的替代，能够通过将硅膜沉积为微晶硅膜以替代非晶硅膜降低光生伏打装置中的硅膜的能带隙。非晶硅膜的能带隙通常大于在微晶状态下沉积的硅膜。一些已知光生伏打装置包括具有与微晶硅膜进行串行堆叠的非晶硅膜的半导体层堆叠。在这些装置中，非晶硅膜以相对小厚度进行沉积以降低结中的载流子输运相关的损耗。 例如，非晶硅膜可以以小厚度进行沉积以减少通过入射光从硅原子激励的电子和空穴的量并且在到达顶电极或底电极之前与其它硅原子或其它电子和空穴复合。没有到达电极的电子和空穴不对由光生伏打装置产生的电压或电流作贡献。然而，由于非晶硅结的厚度减小， 所以非晶硅结吸收较少光并且硅膜中的光电流的流动下降。结果，将入射光转换成电流的光生伏打装置的效率受到装置堆叠中的非晶硅结的限制。在具有相对薄的非晶硅膜的某些光生伏打装置中，具有活性非晶硅膜的装置中的光生伏打电池的表面区域相对于电池的非活性区域可能减少。活性区域包括将入射光转换成电的硅膜，而无活性或非活性区域包括电池的不存在硅膜或者不将入射光转换成电的部分。通过相对于装置中的非活性区域增加装置中的光生伏打电池的活性区域可以增大由光生伏打装置产生的电能。例如，增加具有活性非晶硅膜的单片集成薄膜光生伏打模块中的电池的宽度增加暴露于太阳光的模块中的活性光生伏打材料的比例或百分比。随着活性光生伏打材料的比例增加，由装置产生的总光电流可能增加。增加电池的宽度还增加了装置的透光电极的大小或面积。透光电极是传导在电池中产生的电子或空穴以产生装置的电压或电流的电极。随着透光电极的大小或面积增加， 透光电极的电阻(R)也增加。通过透光电极的电流(I)也可能增加。由于通过透光电极的电流和透光电极的电阻增加，光生伏打装置中的能耗(例如1 损耗)增加。由于能耗增加，光生伏打装置变得低效并且该装置产生较少功率。因此，在单片集成薄膜光生伏打装置中，在装置中的活性光生伏打材料的比例与在装置的透明导电电极中产生的能耗之间存在平衡。需要将入射光转换成电流的效率增加和/或能耗降低的光生伏打装置。
技术实现思路
在一个实施例中，提供单片集成光生伏打模块。该模块包括绝缘衬底和位于衬底之上的下电极。该模块还包括下电极之上的微晶硅层的下堆叠；下堆叠之上的非晶硅层的上堆叠；以及上堆叠之上的上电极。硅层的上堆叠和下堆叠具有不同的能带隙。该模块还包括在硅层的下堆叠和上堆叠中从下电极到上电极垂直延伸的内置旁路二极管。该内置旁路二极管包括下堆叠和上堆叠的多个部分，该多个部分的结晶比例大于下堆叠和上堆叠的其余部分的结晶比例。在另一个实施例中，提供制造光生伏打模块的方法。该方法包括提供衬底和在衬底之上沉积下电极。该方法还包括在下电极之上沉积微晶硅层的下堆叠；在微晶硅层的下堆叠之上沉积非晶硅层的上堆叠；以及在非晶硅层的上堆叠之上沉积上电极。下堆叠和上堆叠中的至少一个包括具有η掺杂硅层、本征硅层和P掺杂硅层的硅层的N-I-P堆叠。本征硅层的能带隙通过在至少250摄氏度的温度下沉积本征硅层而降低。在另一个实施例中，提供制造光生伏打模块的方法。该方法包括提供衬底和下电极以及在下电极之上沉积微晶硅层的下堆叠。该方法还包括在下堆叠之上沉积非晶硅层的上堆叠以及在非晶硅层的上堆叠之上提供上电极。该方法还包括通过去除上电极的部分增加下堆叠和上堆叠的结晶度。下堆叠和上堆叠的结晶度增加以形成从下电极到上电极延伸通过上堆叠和下堆叠的内置旁路二极管。附图说明图1是根据一个实施例的光生伏打电池的示意图。图2示意性示出了根据一个实施例的图1所示的模板层中的结构。图3示意性示出了根据另一个实施例的图1所示的模板层中的结构。图4示意性示出了根据另一个实施例的图1所示的模板层中的结构。图5是根据一个实施例的光生伏打装置的示意图和该装置的放大视图。图6是根据一个实施例的制造光生伏打装置的过程的流程图。当结合附图进行阅读时能够更好理解上述内容以及下面对当前描述的技术的某些实施例的详细描述。为了示出当前描述的技术的目的，附图中示出了某些实施例。然而， 应该明白，当前描述的技术不限于附图中所示的布置和手段。此外，应该明白，附图中的部件不是按照比例进行绘制并且部件之间的相对尺寸不应该被解释或诠释为要求这些相对尺寸。具体实施例方式图1是根据一个实施例的光生伏打电池100的示意图。电池100包括衬底102和透光覆盖层104以及位于上电极层110和下电极层112或电极110和112之间的上活性硅层堆叠106和下活性硅层堆叠108。上和下电极层110、112以及上和下层堆叠106和108 位于衬底102与覆盖层104之间。电池100是衬底结构光生伏打电池。例如，入射在电池 100上的与衬底102相对的覆盖层104上的光进入电池100的活性硅层堆叠106、108并由电池100的活性硅层堆叠106、108转换成电势。光穿过覆盖层104和电池100的附加层和部件以到达上层堆叠106和下层堆叠108。光由上层堆叠106和下层堆叠108吸收。由上和下层堆叠106、108吸收的入射光中的光子在上和下层堆叠106、108中激励电子并且使得上和下层堆叠106、108中的电子与原子分离。当电子与原子分离时产生互补正电荷或空穴。上和下层堆叠106、108具有不同能带隙，该不同能带隙吸收入射光中的波长的频谱的不同部分。电子漂移或扩散穿过上和下层堆叠106、108并且在上电极层110 和下电极层112中的一个处被收集。空穴漂移或扩散穿过上和下层堆叠106、108并且在上电极层110和下电极层112中的另一个处被收集。电子和空穴在上电极层110和下电极层 112处的收集在电池100中产生电势差。电池100中的电势差可本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种单片集成光生伏打模块，包括：绝缘衬底；位于衬底之上的下电极；位于下电极之上的微晶硅层的下堆叠；位于微晶硅层的下堆叠之上的非晶硅层的上堆叠，上堆叠和下堆叠具有不同的能带隙；位于非晶硅层的上堆叠之上的上电极；以及在微晶硅层的下堆叠和非晶硅层的上堆叠中从下电极到上电极垂直延伸的内置旁路二极管，所述内置旁路二极管包括微晶硅层的下堆叠和非晶硅层的上堆叠的多个部分，该多个部分的结晶比例大于微晶硅层的下堆叠和非晶硅层的上堆叠的其余部分的结晶比例。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·考克力，
申请(专利权)人：薄膜硅公司，
类型：发明
国别省市：US
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