三结叠层薄膜太阳能电池组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三结叠层薄膜太阳能电池组件，该电池由依次排列的吸收偏向长波的低能太阳光的多晶硅薄膜太阳能电池、吸收偏向短波的高能太阳光的碲化镉薄膜太阳能电池、渐变带隙结构碲锌镉薄膜太阳能电池组成。本实用新型专利技术结合硅基薄膜电池和II-VI族化合物电池在效率、成本、技术成熟等方面的优势，发展基于硅基薄膜电池上叠加II-VI族化合物太阳电池，优化II-VI族化合物电池与硅基薄膜电池结合的多结结构与性能，充分利用不同禁带宽度材料，大大提高了对太阳光谱的利用率和光电转换效率，简化了制备工艺、降低了电池成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及硅和II-VI族化合物半导体三结叠层薄膜太阳能电池，具体是指在硅基薄膜电池上叠加碲化镉和渐变带隙碲锌镉薄膜太阳能电池，制成宽波段吸收的三结叠层薄膜太阳能电池组件。
技术介绍
能源问题已经成为全人类面临的严峻挑战。当前，我国正处在经济和社会的快速发展时期，能源结构和能源安全越来越成为制约可持续发展的瓶颈，因此，越来越多的国家开始通过开发太阳能资源寻求经济发展的新动力。光伏发电的大规模利用主要面临提高光伏电池的效率和降低成本的挑战。相比晶体硅太阳能电池的高昂材料成本，薄膜太阳电池可以大大降低器件对原材料的依赖，从而降低成本。然而，薄膜类太阳电池存在转换效率还比较低的问题，发展新型高效多结太阳电·池成为学术界和产业界共同关注的焦点。随着材料制备技术的不断进步和发展，采用叠层结构的高性能太阳能电池成为提高功率转换效率的最有效手段。叠层结构一般由两个或两个以上的PN结构成，每一个PN结吸收相应波段的光子，这样，多个PN结就可以吸收不同波段的太阳光，使得转换效率大幅度提闻。近两年来，在硅基薄膜电池上制备化合物多结薄膜太阳能电池受到人们关注，尤其是硅电池上再制备碲化镉宽带隙II-VI族电池，由于碲化镉材料的I. 45eV直接带隙与太阳光谱相匹配，其合金材料碲锌镉的带隙在较宽的范围内可以调控，具有较高的光学吸收系数，成熟产业化生产的碲化镉电池组件效率超过了 11%，因此，非常适合作为多结太阳能电池的材料。
技术实现思路
本技术以成熟的硅电池和II-VI族半导体电池制备技术为依托，提出一种可充分利用太阳光谱的三结叠层薄膜太阳能电池组件。本技术的三结叠层薄膜太阳能电池组件，由依次排列的吸收偏向长波的低能太阳光的多晶硅薄膜太阳能电池、吸收偏向短波的高能太阳光的碲化镉薄膜太阳能电池、渐变带隙结构碲锌镉薄膜太阳能电池组成。所述的多晶硅薄膜太阳能电池，包括硅衬底、在硅衬底上依次沉积的Ag背电极层、P型多晶硅层、η型多晶硅层、第一透明导电层。所述的碲化镉太阳能电池，包括在多晶硅薄膜太阳能电池的第一透明导电层上依次沉积的P型碲化镉吸收层、η型CdS窗口层、第二透明导电层。所述的碲锌镉太阳能电池，包括在碲化镉太阳能电池的第二透明导电层上依次沉积的P型渐变带隙结构碲锌镉吸收层、η型CdS窗口层、透明导电前电极层。所述的P型渐变带隙结构碲锌镉吸收层中的Zn组分X值在其厚度方向渐变，即从第二透明导电层到η型CdS窗口层之间的厚度内由I渐变到O。所述的透明导电层、透明导电前电极层为ΙΤ0、SnO2:F、ZnO:Al中的任一种。本专利技术的优点在于结合硅基薄膜电池和II-VI族化合物电池在效率、成本、技术成熟等方面的优势，发展基于硅基薄膜电池上叠加II-VI族化合物太阳电池材料，优化II-VI族化合物电池与硅基薄膜电池结合的多结结构与性能，充分利用不同禁带宽度材料，大大提高了对太阳光谱的利用率和光电转换效率，简化了制备工艺、降低了电池成本。附图说明图I为本技术的三结叠层薄膜太阳能电池组件的结构示意图。具体实施方式下面给出本技术的较佳实施例，并结合附图做详细说明。本技术的三结叠层薄膜太阳能电池组件，其制备过程如下Α、薄膜生长首先，在硅衬底I上沉积Ag背电极层2，厚度为100 500纳米。采用等离子增强化学气相沉积法在Ag背电极层2上依次生长200 2000纳米的P型多晶硅层3和20 200纳米的η型多晶硅层4。在η型多晶硅层4上沉积50 200纳米的第一透明导电层5。采用射频溅射方法在第一透明导电层5上沉积P型碲化镉吸收层6，厚度为500 2000纳米。在P型碲化镉吸收层6上磁控溅射厚度为50 100纳米的η型CdS窗口层7。在η型CdS窗口层7上沉积50 200纳米的第二透明导电层8。在第二透明导电层8上磁控溅射P型渐变带隙结构碲锌镉吸收层9，厚度为500 2000纳米。P型渐变带隙结构碲锌镉吸收层中的Zn组分X值在其厚度方向渐变，即从透明导电层8到η型CdS窗口层10之间的厚度内由I渐变到O。在P型渐变带隙结构碲锌镉吸收层9上磁控溅射厚度为50 100纳米的η型CdS窗口层10。在制备好η型CdS窗口层10后，将其放置在快速退火炉中进行退火。退火温度在200 400°C，退火时间40 120分钟。退火结束后，在η型CdS窗口层10上沉积100 400纳米的第三透明导电前电极层11。B、三结叠层薄膜太阳能电池组件的形成使用1064nm波长激光对所有镀膜层进行刻划，即从透明导电前电极层11 一直刻透至Ag背电极层2,裸露娃衬底I,刻线间距5 20mm,刻线宽度30 80um,形成第一刻线槽12。采用热喷涂方法，对第一刻线槽12填注EVA、TPT中的任一种绝缘材料。使用522nm波长激光对除了 Ag背电极层2外的镀膜层进行刻划，即从透明导电前电极层11 一直刻透至P型多晶硅层3，裸露Ag背电极层2，刻线间距5 20mm，刻线宽度30 80um，形成第二刻线槽13。第二刻线槽13与第一刻线槽12间隔100 150um。采用磁控溅射方法在第三透明导电前电极层11上沉积50 200纳米的第四透明导电前电极层14，并使透明导电材料填注入第二刻线槽13内。使用522nm波长激光对除了 Ag背电极层2外的镀膜层进行刻划，即从透明导电前电极层14 一直刻透至P型多晶硅层3，裸露Ag背电极层2，刻线间距5 20mm，刻线宽度30 80um，形成第三刻线槽15。第三刻线槽15与第二刻线槽13间隔100 150um。 在第四透明导电前电极层14左右两边焊上正极引线16和负极引线17，完成三结叠层薄膜太阳能电池的制备，见图I。权利要求1.一种三结叠层薄膜太阳能电池组件，其特征在于该电池由依次排列的吸收偏向长波的低能太阳光的多晶硅薄膜太阳能电池、吸收偏向短波的高能太阳光的碲化镉薄膜太阳能电池、渐变带隙结构碲锌镉薄膜太阳能电池组成。2.根据权利要求I的一种三结叠层薄膜太阳能电池组件，其特征在于所述的多晶硅薄膜太阳 能电池，包括硅衬底(I)、在硅衬底上依次沉积的Ag背电极层(2)、p型多晶硅层(3)、n型多晶硅层(4)、第一透明导电层(5)。3.根据权利要求I的一种三结叠层薄膜太阳能电池组件，其特征在于所述的碲化镉薄膜太阳能电池，包括在多晶硅薄膜太阳能电池的第一透明导电层(5)上依次沉积的P型碲化镉吸收层(6)、n型CdS窗口层(7)、第二透明导电层(8)。4.根据权利要求I的一种三结叠层薄膜太阳能电池组件，其特征在于所述的碲锌镉薄膜太阳能电池，包括在碲化镉薄膜太阳能电池的第二透明导电层(8)上依次沉积的P型渐变带隙结构碲锌镉吸收层(9)、n型CdS窗口层(10)、第三透明导电前电极层(11)。5.根据权利要求4的一种三结叠层薄膜太阳能电池组件，其特征在于所述的P型渐变带隙结构碲锌镉吸收层(9)中的Zn组分X值在其厚度方向渐变，即从透明导电层到η型CdS窗口层之间的厚度内由I渐变到O。专利摘要本技术公开了一种三结叠层薄膜太阳能电池组件，该电池由依次排列的吸收偏向长波的低能太阳光的多晶硅薄膜太阳能电池、吸收偏向短波的高能太阳光的碲化镉薄膜太阳能电池、渐变带隙结构碲锌镉薄膜太阳能电池组成。本技术结合硅基薄膜电池和II-VI族化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三结叠层薄膜太阳能电池组件，其特征在于：该电池由依次排列的吸收偏向长波的低能太阳光的多晶硅薄膜太阳能电池、吸收偏向短波的高能太阳光的碲化镉薄膜太阳能电池、渐变带隙结构碲锌镉薄膜太阳能电池组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹鸿，褚君浩，王善力，赵守仁，
申请(专利权)人：上海太阳能电池研究与发展中心，
类型：实用新型
国别省市：