專利名稱：外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏電池，具體涉及一種外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池。
背景技術(shù)：
當(dāng)前薄膜光伏電池的體系包括硅基、銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)以及摻雜 聚合物材料的光伏電池。這些光伏電池的基本結(jié)構(gòu)，都是采用P型半導(dǎo)體層、n型半導(dǎo)體 層所組成具有pn疊層特征，以及非晶p-i-n疊層特征的薄膜光伏電池，參看附圖l-A、附圖 l-B、附圖l-C所示。 圖1-A :銅銦鎵硒(CIGS)薄膜光伏電池是由透明導(dǎo)電膜1. 1、硫化鎘(CdS) 1. 2、 銅銦鎵硒(CIGS)1.3、背面電極層1.4、基板1.5所組成。其中透明導(dǎo)電膜l. l采用氧化鋅 (Zn0)及氧化銦錫(ITO)，背面電極層1.4采用鉬(Mo)，基板1.5采用玻璃、塑料或金屬材 料。 圖1-B :碲化鎘(CdTe)薄膜光伏電池是由透明導(dǎo)電膜2. 1、硫化鎘(CdS) 2. 2、碲 化鎘(CdTe)2.3、背面電極層2.4、基板2.5所組成。其中透明導(dǎo)電膜2. 1采用氧化銦錫 (ITO)及二氧化錫(Sn02)，背面電極層2. 4采用碲化鋅(ZnTe)或銅(Cu)，基板2. 5采用玻璃。 圖1-C :非晶硅薄膜光伏電池是由透明導(dǎo)電膜3. 1、 p-i_n疊層結(jié)構(gòu)3. 2、背面電 極層3. 3、基板3. 4所組成。其中透明導(dǎo)電膜3. 1采用氧化銦錫(ITO)及二氧化錫(Sn02)， P-i-n疊層結(jié)構(gòu)3. 2采用非晶硅及微晶硅形成的a-Si/ii c-Si疊層或是堆棧三層形成的 a-Si/a-SiGe/a-SiGe，基板3. 4采用玻璃。 附圖l-A、附圖l-B、附圖l-C中Enp是薄膜光伏電池內(nèi)pn結(jié)與非晶硅薄膜光伏電 池p-i-n結(jié)構(gòu)自建電場(chǎng)，Ip是光伏電池輸出電流。 n型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體材料中，摻入雜質(zhì)使自由電子濃度大大增加，稱為n型 (電子型)半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中，摻入雜質(zhì)使空穴濃度大大增加，稱為P型 (空穴型)半導(dǎo)體。 薄膜光伏電池的n型半導(dǎo)體與p型半導(dǎo)體的接觸面形成pn結(jié)，并在耗盡區(qū)載流子 擴(kuò)散形成自建電場(chǎng)Enp。非晶光伏電池的p型半導(dǎo)體膜層與n型半導(dǎo)體膜層之間加有i本征 半導(dǎo)體，形成P-i-n結(jié)構(gòu)，并在p_n膜層之間內(nèi)自建電場(chǎng)Enp， Enp電場(chǎng)方向從n區(qū)指向p區(qū)。
當(dāng)入射光子進(jìn)入薄膜光伏電池pn結(jié)耗盡區(qū)或非晶光伏電池的i本征半導(dǎo)體區(qū)，并 光子能量大于pn結(jié)耗盡區(qū)或i本征半導(dǎo)體區(qū)能隙時(shí)，光子能量會(huì)被吸收，產(chǎn)生高勢(shì)能的電 子和空穴對(duì)。電子和空穴對(duì)會(huì)分別受到自建電場(chǎng)Enp的影響，通過(guò)負(fù)載R而產(chǎn)生光電流Ip。
薄膜光伏電池的基本結(jié)構(gòu)中，pn結(jié)區(qū)載流子擴(kuò)散自建電場(chǎng)與p-i-n結(jié)構(gòu)自建電場(chǎng) Enp的大小與穩(wěn)定，是光伏電池發(fā)電效率的重要參數(shù)。 薄膜光伏電池內(nèi)自建電場(chǎng)Enp是電池本身半導(dǎo)體材料及電池結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)。所 以，影響薄膜光伏電池自建電場(chǎng)En。的強(qiáng)弱與穩(wěn)定，主要有以下三個(gè)主要方面影響
1、晶粒間界處存在勢(shì)壘，阻斷載流子的通過(guò)。 2、晶粒間界作為一種晶體缺陷，起著有效復(fù)合正負(fù)載流子對(duì)中心作用。 3、在形成pn結(jié)的工藝過(guò)程中，摻雜的原子會(huì)沿著晶粒間界向下?lián)駜?yōu)擴(kuò)散，形成導(dǎo)
電分流路徑，增大漏電流。 而非晶硅薄膜光伏電池是p-i-n結(jié)構(gòu)，非晶硅薄膜光伏電池內(nèi)光生載流子主要產(chǎn) 生于未摻雜的i本征吸收層，與化合物半導(dǎo)體薄膜光伏能電池中載流子主要由pn結(jié)擴(kuò)散區(qū) 移動(dòng)不同，在非晶硅薄膜光伏電池中，光生載流子主要依靠電池內(nèi)n層-p層之間電場(chǎng)Enp作 用做漂移運(yùn)動(dòng)，使光生載流子產(chǎn)生后立即被吸引到n側(cè)和p側(cè)。但是非晶硅p區(qū)與n區(qū)膜 材料中，還包含有大量的懸掛鍵、空位等缺陷，因而其有很高的缺陷態(tài)密度，它們提供了電 子和空穴復(fù)合的場(chǎng)所。另外由于非晶硅電池在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間光照后，其光電導(dǎo)和暗電導(dǎo)都顯 著減小，這一現(xiàn)象被稱為Staebler-Wronski效應(yīng)，簡(jiǎn)稱S-W效應(yīng)。由于S-W效應(yīng)使非晶硅 膜中缺陷態(tài)密度增加，導(dǎo)致電池內(nèi)的光生電子和空穴復(fù)合幾率增加，電池的轉(zhuǎn)換效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高薄膜光伏電池轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明提供一種外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜 光伏電池，是一種由外加電源提供給薄膜光伏電池，形成電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)，促
成一個(gè)增強(qiáng)與穩(wěn)定電池內(nèi)自建電場(chǎng)Enp，提高薄膜光伏電池的開路電壓與最大輸出功率p^， 形成轉(zhuǎn)換效率較高的電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明是在中國(guó)200910182141. 9號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)"外加電場(chǎng)型光伏電池"的基 礎(chǔ)上，通過(guò)外部電源為薄膜光伏電池體系中非晶硅基、化合物半導(dǎo)體銅銦鎵硒(CIGS)、碲化 鎘(CdTe)以及摻雜聚合物材料的光伏電池，提供一個(gè)調(diào)控電池內(nèi)電場(chǎng)，該電場(chǎng)效應(yīng)可以增 強(qiáng)薄膜光伏電池pn結(jié)區(qū)載流子擴(kuò)散自建電場(chǎng)，提高光伏電池的最大輸出功率P^，形成附 加電場(chǎng)效應(yīng)功能的薄膜光伏電池。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案是一種外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，所述 的薄膜光伏電池包括硅基薄膜光伏電池、銅銦鎵硒薄膜光伏電池(CuInl-XGaXSe2，簡(jiǎn)寫 為CIGS)、碲化鎘薄膜光伏電池(CdTe)以及摻雜聚合物材料的薄膜光伏電池，該薄膜光伏 電池設(shè)有透明導(dǎo)電膜及背面電極層，所述的透明導(dǎo)電膜與背面電極層為薄膜光伏電池的輸 出電極(電源輸出回路電極)；其特征在于，在所述的背面電極層下面設(shè)有電場(chǎng)底層電極， 該電場(chǎng)底層電極與薄膜光伏電池本體中背面電極層之間設(shè)有絕緣層，該絕緣層形成電場(chǎng)表 層電極、薄膜光伏電池本體中背面電極與電場(chǎng)底層電極電隔離；在電場(chǎng)底層電極與所述透 明導(dǎo)電膜構(gòu)成的電場(chǎng)表層電極之間設(shè)有外加電壓源VI ，而透明導(dǎo)電膜作為電場(chǎng)表層電極與 電場(chǎng)底層電極是構(gòu)成絕緣電場(chǎng)效應(yīng)的輸入電極。 該薄膜光伏電池本體上面的透明導(dǎo)電膜同時(shí)作為薄膜光伏電池的輸出電極，也作 為外加電場(chǎng)的表層電極。 該外加電壓源V1的正極相對(duì)應(yīng)電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池的n型半導(dǎo)體，負(fù)極相對(duì)應(yīng) 電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池的P型半導(dǎo)體的電場(chǎng)效應(yīng)電極連接。即，該外加電壓源V1的正極， 接所述電場(chǎng)效應(yīng)的銅銦鎵硒薄膜光伏電池(CIGS)、碲化鎘薄膜光伏電池(CdTe)電場(chǎng)表層 電極(透明導(dǎo)電膜)，該外加電壓源的負(fù)極，接所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池(CIGS)、碲化 鎘薄膜光伏電池(CdTe)電場(chǎng)底層電極；該外加電壓源V1的正極，接所述電場(chǎng)效應(yīng)的非晶硅薄膜光伏電池的電場(chǎng)底層電極，該外加電壓源的負(fù)極，接所述電場(chǎng)效應(yīng)的非晶硅薄膜光伏 電池的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的電場(chǎng)表層電極。 本發(fā)明通過(guò)外部電源V1接入電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池，當(dāng)單組光伏電池輸出開路 電壓為V。c，外加電源Vl的電壓范圍為V1 > V。c;現(xiàn)有的單組(非電場(chǎng)型)薄膜光伏電池標(biāo) 準(zhǔn)輸出開路電壓V。"化合物半導(dǎo)體薄膜光伏電池在0. 6V《V。c《1. OV，非晶硅疊層薄膜光 伏電池在0. 8V《V。c《1. 4V ;其中電源電壓VI的大小與電場(chǎng)底層電極與背面電極層之間 的絕緣層厚度有關(guān)，厚度越大，電壓越高，一般絕緣層總厚度要求在IO微米以下。
其電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池特征是，電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池中化合物半導(dǎo)體薄膜光 伏電池的透明導(dǎo)電膜與電場(chǎng)底層電極，分別連接直流電源V1的正極與負(fù)極，并形成電場(chǎng) El，電場(chǎng)El方向與自建電場(chǎng)Enp相同。電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池中非晶硅薄膜光伏電池的透 明導(dǎo)電膜與電場(chǎng)底層電極，分別連接直流電源VI的負(fù)極與正極，電場(chǎng)底層電極與透明導(dǎo)電 膜之間p-i-n疊層結(jié)構(gòu)形成電場(chǎng)El，電場(chǎng)El方向與自建電場(chǎng)Enp相同。
在電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)中，由于電場(chǎng)El方向與光伏電池的pn結(jié)區(qū)電場(chǎng)Enp 方向一致，Enp加強(qiáng)與穩(wěn)定，增強(qiáng)正負(fù)載流子的分離度，減少了正負(fù)載流子的復(fù)合作用。電場(chǎng) El+Enp同時(shí)降低了 pn結(jié)反向飽和電流，能夠提高電池的開路電壓V。c。 另外，電場(chǎng)E1對(duì)p區(qū)少子_電子有阻擋和反射作用，既減少了背表面之復(fù)合作用，
同時(shí)電場(chǎng)El能調(diào)整多晶體晶粒間界勢(shì)壘方向，提高載流子遷移，降低晶粒間界復(fù)合正負(fù)載
流子，又提高了 pn結(jié)對(duì)光生少子的收集幾率。所以也就能提高光伏電池的短路電流與開路
電壓，提高光伏電池最大輸出功率P^。 Pmax = FFXV。cIsc FF為光伏電池的填充因子。 本發(fā)明的優(yōu)化方案有 所述外加電場(chǎng)的電源裝置的結(jié)構(gòu)是參照附圖5，采用小功率的薄膜光伏電池1與 薄膜光伏電池2串聯(lián)形成電場(chǎng)電源，該獨(dú)立的電場(chǎng)電源正、負(fù)電極分別相應(yīng)的連接到，電場(chǎng) 效應(yīng)薄膜光伏電池3透明導(dǎo)電膜的電場(chǎng)表層電極與電場(chǎng)底層電極。參照附圖2、3、4，電場(chǎng)電 源VI也可以是與電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池相隔離的外接電壓源。 本發(fā)明通過(guò)外部電源接入電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池的電場(chǎng)表層電極與底層電極， 形成一個(gè)增強(qiáng)與穩(wěn)定電池內(nèi)自建電場(chǎng)Enp電場(chǎng)，提高光伏電池的開路電壓與最大輸出功率 P,，形成轉(zhuǎn)換效率較高的電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池。 本發(fā)明通過(guò)外部電源接入電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池，而外部電源所形成的外部電場(chǎng) 在El = 2Enp時(shí)，電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池電壓_電流曲線及轉(zhuǎn)化功率Pmax，參看附圖6所示。


圖l-A為現(xiàn)有化合物半導(dǎo)體CIGS薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)原理圖； 圖l-B為現(xiàn)有化合物半導(dǎo)體CdTe薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)原理圖； 圖l-C為現(xiàn)有非晶硅疊層薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2為本發(fā)明電場(chǎng)效應(yīng)CIGS薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)原理圖； 圖3為本發(fā)明電場(chǎng)效應(yīng)CdTe薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)原理圖； 圖4為本發(fā)明電場(chǎng)效應(yīng)非晶硅疊層光伏電池結(jié)構(gòu)原理6
圖5-A、圖5-B分別為本發(fā)明薄膜光伏電場(chǎng)電源與電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池連接圖5-C是非晶硅電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池外接電場(chǎng)電源原理圖； 圖6為電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池與薄膜光伏電池電壓_電流對(duì)比曲線圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l，參照附圖2所示，化合物半導(dǎo)體CIGS電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)是由 透明導(dǎo)電膜1. l-l、CdS層1. 2-2、CIGS層1. 3-3、背面電極1. 4-4、基板1. 5-5、絕緣膜1. 6-6、 電場(chǎng)底層電極1.7-7、電場(chǎng)電源V11.8-8、負(fù)載電阻R所組成。電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池結(jié)構(gòu) 中，透明導(dǎo)電膜l. l-l與背面電極1.4-4是光伏電池輸出的負(fù)電極與正電極，而透明導(dǎo)電膜
1. 1-1與電場(chǎng)底層電極1. 7-7連接電場(chǎng)電源VI的正極與負(fù)極，使透明導(dǎo)電膜1. 1-1與電場(chǎng) 底層電極1. 7-7之間形成電場(chǎng)El。其中電場(chǎng)底層電極1. 7-7是通過(guò)絕緣膜1. 6-6與背面電 極1. 4-4進(jìn)行電隔離。而電場(chǎng)電源VI與電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池也是相互獨(dú)立的電源。
實(shí)施例2 參照附圖3所示，化合物半導(dǎo)體CdTe電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)是由透明導(dǎo)電 膜2. l-l、CdS層2. 2-2、CdTe層2. 3-3、背面電極2. 4-4、基板2. 5-5、絕緣膜2. 6-6、電場(chǎng)底層 電極2.7-7、電場(chǎng)電源V12.8-8、負(fù)載電阻R所組成。電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)中，透明導(dǎo) 電膜2. 1-1與背面電極2. 4-4是光伏電池輸出的負(fù)電極與正電極，而透明導(dǎo)電膜2. 1-1與 電場(chǎng)底層電極2. 7-7連接電場(chǎng)電源V1的正極與負(fù)極，使透明導(dǎo)電膜2. 1-1與電場(chǎng)底層電極
2. 7-7之間形成電場(chǎng)El。其中電場(chǎng)底層電極2. 7-7是通過(guò)絕緣膜2. 6_6與背面電極2. 4_4 進(jìn)行電隔離。而電場(chǎng)電源V1與電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池也是相互獨(dú)立的電源。 實(shí)施例3 參照附圖4所示，電場(chǎng)效應(yīng)非晶硅薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)是由透明導(dǎo)電膜3. 1-1、 p-i-n疊層結(jié)構(gòu)3. 2-2、背面電極3. 3_3、基板3. 4_4、絕緣層3. 5_5、電場(chǎng)底層電極3. 6_6、電 場(chǎng)電源V13. 7-7、負(fù)載電阻R所組成。其中電場(chǎng)電源V1的正、負(fù)極連接電場(chǎng)底層電極3.6-6 與透明導(dǎo)電膜3. 1-1，并在p-i-n疊層結(jié)構(gòu)3. 2-2內(nèi)部形成電場(chǎng)E1，電場(chǎng)E1與自建電場(chǎng)Enp 方向相同。而且電場(chǎng)底層電極3. 6-6與非晶光伏電池背面電極3. 3-3電隔離。
實(shí)施例4 參照附圖5-A、附圖5-B所示，電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池中電場(chǎng)電源VI與電場(chǎng)效應(yīng)薄 膜光伏電池是相互獨(dú)立的電源。本實(shí)施例使用獨(dú)立的薄膜光伏電池作為電場(chǎng)電源V1。圖 5-A是(CIGS)電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池外接電場(chǎng)電源原理圖。小功率的薄膜光伏電池1與薄 膜光伏電池2串聯(lián)形成電場(chǎng)電源，電場(chǎng)電源正負(fù)電極分別連接電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池3的 透明導(dǎo)電膜電場(chǎng)表層電極與電場(chǎng)底層電極。應(yīng)為電場(chǎng)電源輸出電流很小，薄膜光伏電池1 與薄膜光伏電池2串聯(lián)形成電場(chǎng)電源開路電壓El = 2V。c，開路電壓2V。C = 1. 2V-2. 0V。
圖5-B是(CdTe)電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池外接電場(chǎng)電源原理圖。小功率的薄膜光 伏電池1與薄膜光伏電池2串聯(lián)形成電場(chǎng)電源，電場(chǎng)電源正負(fù)電極分別連接電場(chǎng)效應(yīng)薄膜 光伏電池3的透明導(dǎo)電膜電場(chǎng)表層電極與電場(chǎng)底層電極。應(yīng)為電場(chǎng)電源輸出電流很小，薄 膜光伏電池1與薄膜光伏電池2串聯(lián)形成電場(chǎng)電源開路電壓E1 = 2V。"開路電壓2V。C = 1. 2V-2. 0V。 圖5-C是非晶硅電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池外接電場(chǎng)電源原理圖。小功率的薄膜光伏電池1與薄膜光伏電池2串聯(lián)形成電場(chǎng)電源，電場(chǎng)電源負(fù)、正電極分別連接電場(chǎng)效應(yīng)薄 膜光伏電池3的透明導(dǎo)電膜電場(chǎng)表層電極與電場(chǎng)底層電極。應(yīng)為電場(chǎng)電源輸出電流很小， 薄膜光伏電池1與薄膜光伏電池2串聯(lián)形成電場(chǎng)電源開路電壓E1 = 2V。"開路電壓2V。C = 1. 6V-2. 8V。
權(quán)利要求
一種外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，所述的薄膜光伏電池包括硅基薄膜光伏電池、銅銦鎵硒薄膜光伏電池、碲化鎘薄膜光伏電池以及摻雜聚合物材料的薄膜光伏電池，該薄膜光伏電池設(shè)有透明導(dǎo)電膜及背面電極層，所述的透明導(dǎo)電膜與背面電極層為薄膜光伏電池的輸出電極；其特征在于，在所述的背面電極層下面設(shè)有電場(chǎng)底層電極，該電場(chǎng)底層電極與薄膜光伏電池本體中背面電極層之間設(shè)有絕緣層，該絕緣層形成電場(chǎng)表層電極、薄膜光伏電池本體中背面電極與電場(chǎng)底層電極電隔離；在該電場(chǎng)底層電極與所述透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的電場(chǎng)表層電極之間設(shè)有外加電壓源V1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，其特征在于，所述 外加電壓源VI的正極與相對(duì)應(yīng)電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池的n型半導(dǎo)體連接；外加電壓源VI 的負(fù)極與相對(duì)應(yīng)電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池的P型半導(dǎo)體的電場(chǎng)效應(yīng)電極連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，其特征在于，在單 組光伏電池外加電源V1的電壓范圍為VI > V。"其中V。e是單組非電場(chǎng)型薄膜光伏電池標(biāo) 準(zhǔn)輸出開路電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，其特征在于，所述 電場(chǎng)底層電極與背面電極層之間的絕緣層的總厚度在10微米以下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，其特征在于，所述 電場(chǎng)底層電極的結(jié)構(gòu)是所述背面電極底面復(fù)合一層絕緣層，絕緣層另一面復(fù)合一層導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜通過(guò)絕緣 層與背面電極電隔離；或者是，所述背面電極底面復(fù)合一層絕緣層，在絕緣層中間夾有該電 場(chǎng)底層電極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5之一所述的外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，其特征在 于，所述化合物半導(dǎo)體CIGS電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池的具體結(jié)構(gòu)如下由透明導(dǎo)電膜(1. 1-1)、 CdS層(1.2-2)、 CIGS層(1.3-3)、背面電極(1.4_4)、基板 (1. 5-5)、絕緣膜(1. 6-6)、電場(chǎng)底層電極(1. 7-7)、電場(chǎng)電源VI (1. 8-8)、負(fù)載電阻R所組 成。其中透明導(dǎo)電膜(1. 1-1)采用氧化鋅及氧化銦錫，背面電極層(1.4-4)采用鉬，基板 (1.5-5)采用玻璃、塑料或金屬材料；電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)中，透明導(dǎo)電膜(1.1-1) 與背面電極(1.4-4)是光伏電池輸出的負(fù)電極與正電極，而透明導(dǎo)電膜(1. 1-1)與電場(chǎng)底 層電極(1.7-7)連接電場(chǎng)電源V1的正極與負(fù)極，使透明導(dǎo)電膜(1. 1-1)與電場(chǎng)底層電極 (1.7-7)之間形成電場(chǎng)E1 ;其中電場(chǎng)底層電極(1.7-7)是通過(guò)絕緣膜(1.6-6)與背面電極 (1.4-4)進(jìn)行電隔離；而電場(chǎng)電源V1與電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池也是相互獨(dú)立的電源； 所述化合物半導(dǎo)體CdTe電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池的具體結(jié)構(gòu)如下 由透明導(dǎo)電膜(2. 1-1)、 CdS層(2. 2-2) 、 CdTe層(2.3-3)、背面電極(2.4_4)、基板 (2. 5-5)、絕緣膜(2. 6-6)、電場(chǎng)底層電極(2. 7_7)、電場(chǎng)電源VI (2. 8_8)、負(fù)載電阻R所組 成；其中透明導(dǎo)電膜(2. 1-1)采用氧化銦錫及二氧化錫，背面電極層(2.4-4)采用碲化鋅 或銅，基板(2. 5-5)采用玻璃；電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)中，透明導(dǎo)電膜(2. 1-1)與背面 電極(2.4-4)是光伏電池輸出的負(fù)電極與正電極，而透明導(dǎo)電膜(2. 1-1)與電場(chǎng)底層電極 (2. 7-7)連接電場(chǎng)電源V1的正極與負(fù)極，使透明導(dǎo)電膜(2. 1-1)與電場(chǎng)底層電極(2. 7-7) 之間形成電場(chǎng)E1 ;其中電場(chǎng)底層電極(2. 7-7)是通過(guò)絕緣膜(2.6-6)與背面電極(2.4-4) 進(jìn)行電隔離；而電場(chǎng)電源VI與電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池也是相互獨(dú)立的電源；所述電場(chǎng)效應(yīng)非晶硅薄膜光伏電池的具體結(jié)構(gòu)如下是由透明導(dǎo)電膜(3. 1-1) 、p-i-n疊層結(jié)構(gòu)(3. 2-2)、背面電極(3. 3_3)、基板(3. 4_4)、絕緣層(3. 5-5)、電場(chǎng)底層電極(3.6-6)、電場(chǎng)電源V1(3. 7_7)、負(fù)載電阻R所組成；其中透明導(dǎo)電膜(3. 1-1)采用氧化銦錫及二氧化錫，p-i-n疊層結(jié)構(gòu)(3. 2-2)采用非晶硅及微晶硅形成的a-Si/ii c-Si疊層或是堆棧三層形成的a-Si/a-SiGe/a-SiGe，基板3. 4_4采用玻璃；電場(chǎng)效應(yīng)非晶硅薄膜光伏電池結(jié)構(gòu)中，透明導(dǎo)電膜(3. 1-1)與背面電極(3. 3-3)是光伏電池輸出的正電極與負(fù)電極，電場(chǎng)電源V1的正、負(fù)極，連接電場(chǎng)底層電極(3. 6-6)與透明導(dǎo)電膜(3. l-l)，并在p-i-n疊層結(jié)構(gòu)(3.2-2)內(nèi)部形成電場(chǎng)El，電場(chǎng)El與自建電場(chǎng)Enp方向相同；而且電場(chǎng)底層電極(3.6-6)與非晶硅光伏電池背面電極(3. 3-3)通過(guò)絕緣層(3. 5_5)電隔離。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，其特征在于，所述外加電場(chǎng)的電源裝置的結(jié)構(gòu)是采用小功率的薄膜光伏電池與薄膜光伏電池串聯(lián)形成電場(chǎng)電源，電場(chǎng)電源輸出電極分別對(duì)應(yīng)連接電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池的透明導(dǎo)電膜電場(chǎng)表層電極與電場(chǎng)底層電極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，其特征在于，所述外加電場(chǎng)電源VI是與電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池相隔離的外接電壓源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，其特征在于，所述的光伏輻射面是采用非玻璃的透明聚合物，形成電場(chǎng)效應(yīng)薄膜有機(jī)半導(dǎo)體光伏電池。
全文摘要
外加電源提供電場(chǎng)效應(yīng)的薄膜光伏電池，所述薄膜光伏電池包括硅基薄膜光伏電池、銅銦鎵硒薄膜光伏電池、碲化鎘薄膜光伏電池以及摻雜聚合物材料的薄膜光伏電池，該薄膜光伏電池設(shè)有透明導(dǎo)電膜及背面電極層作為薄膜光伏電池的輸出電極；特征是在背面電極層下面設(shè)有電場(chǎng)底層電極，該電場(chǎng)底層電極與背面電極層之間設(shè)有絕緣層，該絕緣層形成電場(chǎng)表層電極、背面電極與電場(chǎng)底層電極電隔離；在電場(chǎng)底層電極與所述透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的電場(chǎng)表層電極之間設(shè)有外加電壓源V1，而透明導(dǎo)電膜作為電場(chǎng)表層電極與電場(chǎng)底層電極是構(gòu)成絕緣電場(chǎng)效應(yīng)的輸入電極。本發(fā)明提高了光伏電池的開路電壓與最大輸出功率Pmax，形成轉(zhuǎn)換效率較高的電場(chǎng)效應(yīng)薄膜光伏電池。
文檔編號(hào)H01L31/042GK101699632SQ20091003592
公開日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者毛星原, 郭建國(guó) 申請(qǐng)人:郭建國(guó);毛星原