本发明专利技术公开一种太阳能电池装置，该太阳能电池装置包括：基板；包括至少一p-n结面的III-V族太阳能电池结构，位于基板之上；第一半导体窗户层，位于III-V族太阳能电池结构之上；第二半导体窗户层，位于第一半导体窗户层之上；抗反射层，位于第二半导体窗户层之上；接触层，设于抗反射层之中而位于第二半导体窗户层上；电极，位于接触层之上；其中第二半导体窗户层成分不含有铝。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池装置，尤其关于改善电性表现的太阳能电池装置。
技术介绍
由于油价高涨及环保问题，太阳能电池被市场高度重视，其中又以聚光型太阳能电池最具发展潜力，聚光型太阳能电池包括主要由三五(III-V)族构成的太阳能电池。在不聚光的条件下，此种太阳能电池的光电转换效率极高，极具 取代传统电力的条件。目前一般的太阳能电池采用将抗反射层(Anti-Reflection Coating,ARC)直接蒸镀在窗户层(Window layer)上的方式，形成如图I所示的结构。该太阳能电池，包括基板110 ;包括至少一 p-n结面(pn junction)的III-V族太阳能电池结构120位于基板110之上；窗户层130位于太阳能电池结构120之上；抗反射层150 (包括第一抗反射材料层151及第二抗反射材料层152)位于第一窗户层130之上；接触层160设于抗反射层150之中而位于窗户层130之上；以及电极170位于接触层160之上。
技术实现思路
一种太阳能电池装置，包括基板；包括至少一 p-n结面的III-V族太阳能电池结构，位于基板之上；第一半导体窗户层，位于III-V族太阳能电池结构之上；第二半导体窗户层，位于第一半导体窗户层之上；抗反射层，位于第二半导体窗户层之上；接触层，设于抗反射层之中而位于第二半导体窗户层上；电极，位于接触层之上；其中第二半导体窗户层成分不含有铝。附图说明图I :将抗反射层直接蒸镀在窗户层上的太阳能电池。图2 :图I的太阳能电池的电性测试数据。图3A :本专利技术的太阳能电池。图3B :显示图3A的太阳能电池的包括至少一 p-n结面的III-V族太阳能电池结构。图4 :第二窗户层的材料使用GaInP的本专利技术的太阳能电池的电性测试数据。图5 :第二窗户层的材料使用GaP的本专利技术的太阳能电池的电性测试数据。附图标记说明110:基板120 :包括至少一 p-n结面的III-V族太阳能电池结构130:窗户层150:抗反射层151 :第一抗反射材料层152:第二抗反射材料层160 :接触层170:电极210 :基板220 :包括至少一 p-n结面的III-V族太阳能电池结构230 :第一窗户层240 :第二窗户层250 :抗反射层251 :氧化钛(TiO2)层 252 :氧化铝(Al2O3)层260 :接触层270 电极具体实施例方式一般而言三-五族材料组成的太阳能电池有优良的发电效果，而在评估一个三-五族(III-V族)材料组成的太阳能电池的元件电性，例如最大输出功率密度(Pmd)或转换效率(η)时，开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)、填充因子(Fill Factor, FF)特别重要。针对前述图I结构的太阳能电池，测试其相关电性，其数据如图2。由数据显示，此种结构容易造成元件在高聚光(multi sun)下开路电压(Voc)大幅衰减,数据显示高聚光下开路电压(Voc)由蒸镀抗反射层150前的2. 929V，降至蒸镀抗反射层150后的2. 875V，下降了 0.054V，高聚光下开路电压(Voc)明显变差。若能改善此高聚光下开路电压(Voc)下降的问题，元件电性将大有改善。请参考图3A，为本专利技术的实施例的的太阳能电池。首先，提供基板210 ;之后，依续形成包括至少一 P-n结面的III-V族太阳能电池结构220，以位于基板210之上；第一窗户层230位于太阳能电池结构220之上；第二窗户层240位于第一窗户层230之上；抗反射层250位于第二窗户层240之上；接触层260设于抗反射层250之中而位于第二窗户层240之上；以及电极270位于接触层260之上。其中基板210可以是Ge基板或GaAs基板，而包括至少一 p-n结面的III-V族太阳能电池结构220可以是单结面太阳能电池或多结面太阳能电池。本实施例中的太阳能电池结构220以双结面太阳能电池为例，其结构如图3B所示，具有靠近基板210的下电池222及远离基板210的上电池224，下电池222与上电池224间以穿隧结面(tunnel junction)结构223相接合。其中下电池222由两层具有相异电性的GaAs层222a，222b构成，而上电池由两层具有相异电性的GaInP层224a，224b构成。穿隧结面结构223由两层具有相异电性的AlGaAs层223a，223b构成。电性上，穿隧结面结构223与下电池222 (或上电池224)形成反向串接的二极管。以本实施例而言，下电池222的GaAs层222a，222b分别是p型及n型，上电池的GaInP层224a，224b分别是p型及n型，而穿隧结面结构223的AlGaAs层223a，223b分别是n型及p型。第一窗户层230的材料可以是AlGaAs或AllnP，厚度可以是100A至700A。第二窗户层240的材料为不含铝(Al)的半导体材料，例如可以是GaP或GalnP，厚度为低于100A。第一窗户层230及第二窗户层240均可利用金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)法形成。抗反射层250可以包括靠近第二窗户层240的第一抗反射材料层251,本实施例为氧化钛(TiO2)层，厚度为200A至800 A,及远离第二窗户层240的第二抗反射材料层252，本实施例为氧化铝(AI2O3)层，厚度为300A至1000A。第一抗反射材料层251的氧化钛(TiO2)层及第二抗反射材料层252的氧化铝(Al2O3)层均可利用电子束(E-gun)进行蒸镀形成。接触层260的材料需为低能带间隙(band gap)的半导体材料，以利接触层260与电极270形成欧姆接触(ohmic contact)，且接触层260材料的晶格常数与第二窗户层240的晶格常数需匹配，以确保接触层260在MOCVD生长的品质。此接触层260材料可由GaAs，InGaAs等半导体材料所构成；电极270的材料可以是金属，例如选自于金、银、铝、铜、镍、锗、钛、钼、钯及铬等所构成的材料群组。针对此结构太阳能电池，测试其相关电性，其数据如图4及图5，其中图4为第二窗户层240的材料使用GaInP的情形，而图5为第二窗户层240的材料使用GaP的情形。由图4数据显示,高聚光(multi sun)下开路电压(Voc)由蒸镀抗反射层250前的2. 968V，降至蒸镀抗反射层250后的2. 959V，只下降了 O. 009V，相对于图I结构下降了 O. 054V,此结构太阳能电池在高聚光(multi sun) 下开路电压(Voc)获得明显改善。而由图5数据显示，高聚光下开路电压(Voc)由蒸镀抗反射层250前的2. 947V，降至蒸镀抗反射层250后的2. 939V，只下降了 O. 008V，相对于图I结构下降了 O. 054V，此结构太阳能电池在高聚光(multi sun)下开路电压(Voc)获得明显改善。由此显示图3A所示的结构，即在第一窗户层230上再多长一层第二窗户层240，可使元件在高聚光下的开路电压(Voc)不会再大幅衰减。而短路电流密度(Jsc)也维持一定水准，故而元件的电性较好。此由计算最大输出功率密度，即最大输出功率密度(Pmd)=开路电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能电池装置，包括：基板；包括至少一p?n结面的III?V族太阳能电池结构，位于该基板之上；第一半导体窗户层，位于该III?V族太阳能电池结构之上；第二半导体窗户层，位于该第一半导体窗户层之上；抗反射层，位于该第二半导体窗户层之上；接触层，设于该抗反射层之中且位于第二半导体窗户层上；以及电极，位于该接触层之上；其中该第二半导体窗户层成分不含有铝。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏南，刘宗宪，李世昌，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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