專利名稱：串迭型太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池，特別是涉及一種串迭型的太陽能電池。
背景技術(shù)：
20世紀70年代，由美國貝爾實驗室首先研制出的硅太陽能電池逐步發(fā)展起來。隨著太陽電池的發(fā)展，如今太陽能電池有多種類型，典型的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、化合物太陽能電池、串迭型太陽能電池與染料敏化太陽能電池等。由于材料特性上的限制，對于結(jié)晶硅太陽電池的效率，幾乎已經(jīng)達到最佳的水平，要再進一步提升的空間有限。目前比較具有成長潛力的為多接面的串迭型太陽電池(TandemSolar Cell)。串迭型太陽能電池屬于一種運用新穎元件結(jié)構(gòu)的太陽能電池。把兩個或兩個以上的電池堆疊起來，將能夠吸收較高能量光譜的電池放在上層，吸收較低能量光譜的電池放在下層，通過不同材料的電池，將光子的能量層層吸收。亦即，通過設(shè)計多層不同能隙的太陽能電池來達到吸收效率最佳化的結(jié)構(gòu)設(shè)計。然而串迭型太陽能電池仍有以下缺點待改善I.當入射光進入串迭型太陽能電池后，各層太陽能電池組件的光吸收效果會遞減，使得整體串迭型太陽能電池?zé)o法發(fā)揮更大的能量轉(zhuǎn)換效率。2.由于上下層太陽能電池組件的吸光差，造成上下層太陽能電池的光電流產(chǎn)生電流不匹配(current mismatch)的問題,導(dǎo)致整體串迭型太陽能電池輸出的短路電流降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述先前技術(shù)不盡理想之處，本發(fā)明提供了一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層與背電極層，其中，第一電池層的材料由非晶娃(Amorphous silicon)或者是非晶娃鍺(Amorphous silicon-germanium)材料所組成。第二電池層的材料由單晶娃、單晶鍺、多晶硅、多晶鍺、微晶硅、微晶鍺、多晶硅鍺、微晶硅鍺或者硅鍺合金所組成。借此，當入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第二電池層，而入射光自背電極層一次反射后借由功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第一電池層的能量。因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向第一電池層的一面設(shè)置抗反射薄膜，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的次要目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層至少具有第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層，而第一介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向背電極層的一面且具有第一折射系數(shù)(refractive index),而第二介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向前電極層的一面且具有第二折射系數(shù)，第一折射系數(shù)大于第二折射系數(shù)。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。 此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層具有梯度折射系數(shù)(gradient refractive index),且此梯度折射系數(shù)的數(shù)值自朝向背電極層的一面至朝向前電極層的一面遞減。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明再提供一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第三電池層與背電極層。其中，第一電池層與第二電池層的材料由非晶娃(Amorphous silicon)或是非晶娃鍺(Amorphoussilicon-germanium)材料所組成。第三電池層的材料由單晶娃、單晶鍺、多晶娃、多晶鍺、微晶硅、微晶鍺、多晶硅鍺、微晶硅鍺或者硅鍺合金所組成。借此，當入射光由透明基板入射后，依序進入前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第三電池層，而入射光自背電極層一次反射后借由此功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第二電池層的能量。因此，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向第一電池層的一面設(shè)置抗反射薄膜，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第二電池層的能量，可以增加第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第三電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層至少具有第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層，而第一介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向背電極層的一面且具有第一折射系數(shù)(refractive index),而第二介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向前電極層的一面且具有第二折射系數(shù)，第一折射系數(shù)大于第二折射系數(shù)。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第二電池層的能量，可以增加第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第三電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層具有梯度折射系數(shù)(gradient refractive index),且此梯度折射系數(shù)的數(shù)值自朝向背電極層的一面至朝向前電極層的一面遞減。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第二電池層的能量，可以增加第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第三電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明再提供一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層、第三電池層與背電極層。其中，第一電池層的材料由非晶娃(Amorphous silicon)或者是非晶娃錯(Amorphous silicon-germanium)材料所組成，第二電池層與第三電池層的材料由單晶硅、單晶鍺、多晶硅、多晶鍺、微晶硅、微晶鍺、多晶硅鍺、微晶硅鍺或者硅鍺合金所組成。借此，當入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層以及第三電池層，而入射光自背電極層一次反射后借由此功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第一電池層的能量。因此，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向第一電池層的一面設(shè)置抗反射薄膜，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層至少具有第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層，而第一介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向背電極 層的一面且具有第一折射系數(shù)(refractive index),而第二介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向前電極層的一面且具有第二折射系數(shù)，第一折射系數(shù)大于第二折射系數(shù)。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層具有梯度折射系數(shù)(gradient refractive index),且此梯度折射系數(shù)的數(shù)值自朝向背電極層的一面至朝向前電極層的一面遞減。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層的能量，可以增加第二電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明再提供一種串迭型太陽能電池，包含透明基板、前電極層、第一電池層、第二電池層、第三電池層、背電極層以及功能性光學(xué)介質(zhì)層。其中，第一電池層的材料由非晶娃(Amorphous silicon)或是非晶娃錯(Amorphous silicon-germanium)材料所組成，第~■電池層與第二電池層的材料由單晶娃、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃鍺、微晶硅鍺或者硅鍺合金所組成。此外，功能性光學(xué)介質(zhì)層包含第一功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第二功能性光學(xué)介質(zhì)層，其中，第一功能性光學(xué)介質(zhì)層設(shè)置于第一電池層與第二電池層之間，第二功能性光學(xué)介質(zhì)層設(shè)置于第二電池層與第三電池層之間。借此，當入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、第一功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層、第二功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第三電池層，而入射光自背電極層一次反射后借由第二功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第二電池層的能量；且再度進入第二電池層的入射光則借由第一功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少進入第一電池層的能量。因此，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向第一電池層的一面設(shè)置抗反射薄膜，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層與第二電池層的能量，可以增加第二電池層與第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層、第二電池層與第三電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層至少具有第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層，而第一介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向背電極層的一面且具有第一折射系數(shù)(refractive index),而第二介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向前電極層的一面且具有第二折射系數(shù)，第一折射系數(shù)大于第二折射系數(shù)。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層與第二電池層的能量，可以增加第二電池層與第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層、第二電池層與第三電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層具有梯度折射系數(shù)(gradient refractive index),且此梯度折射系數(shù)的數(shù)值自朝向背 電極層的一面至朝向前電極層的一面遞減。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第一電池層與第二電池層的能量，可以增加第二電池層與第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第一電池層、第二電池層與第三電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提聞此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層包含第一功能性光學(xué)介質(zhì)層與第二功能性光學(xué)介質(zhì)層，兩者的配置與變化并不需要一致，可視情況調(diào)整以達到使此串迭型太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最佳的效果。本發(fā)明再提供一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第三電池層與背電極層。其中，第一電池層的材料由非晶娃(Amorphous silicon)或是非晶娃錯(Amorphous silicon-germanium)材料所組成，第二電池層與第三電池層的材料由單晶硅、單晶鍺、多晶硅、多晶鍺、微晶硅、微晶鍺、多晶硅鍺、微晶硅鍺或者硅鍺合金所組成。借此，當入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第三電池層，而入射光自背電極層一次反射后借由功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第二電池層的能量。因此，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向第一電池層的一面設(shè)置抗反射薄膜，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第二電池層的能量，可以增加第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第三電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層至少具有第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層，而第一介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向背電極層的一面且具有第一折射系數(shù)(refractive index),而第二介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向前電極層的一面且具有第二折射系數(shù)，第一折射系數(shù)大于第二折射系數(shù)。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第二電池層的能量，可以增加第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第三電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，由此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提高此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種串迭型太陽能電池，借由其功能性光學(xué)介質(zhì)層具有梯度折射系數(shù)(gradient refractive index),且此梯度折射系數(shù)的數(shù)值自朝向背電極層的一面至朝向前電極層的一面遞減。借此，可減少入射光自背電極層一次反射后進入第二電池層的能量，可以增加第三電池層捕捉(trap)入射光的量，降低第三電池層與第二電池層的光吸收差，改善電流不匹配的問題，據(jù)此提高此串迭型太陽能電池輸出的短路電流，并進一步提聞此串迭型太陽能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。


圖I為根據(jù)本發(fā)明提供的第一優(yōu)選實施例的串迭型太陽能電池的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明提供的第二及第五優(yōu)選實施例的串迭型太陽能電池的示意圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明提供的第三優(yōu)選實施例的串迭型太陽能電池的示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明提供的第四優(yōu)選實施例的串迭型太陽能電池的示意圖。圖5 圖7為根據(jù)本發(fā)明提供的第一優(yōu)選實施例的串迭型太陽能電池的功能性光學(xué)介質(zhì)層的示意圖。主要組件符號說明
串迭型太陽能電池10、20、30、40、50
透明基板11、21、31、41、51
前電極層12、22、32、42、52
第一電池層13、23、33、43、53
功能性光學(xué)介質(zhì)層17、27、37、47、57
第一功能性光學(xué)介質(zhì)層47a
第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b
抗反射薄膜171
第二電池層14、24、34、44、54
第三電池層25、35、45、55
背電極層16、26、36、46、56
第一介質(zhì)層1711第二介質(zhì)層1712
第一折射系數(shù)rl
第二折射系數(shù)r2
朝背電極層的一面的梯度折射系數(shù)的數(shù)值 11 朝前電極層的一面的梯度折射系數(shù)的數(shù)值 t2 入射光L
反射光L’
具體實施方式

由于本發(fā)明公開了一種具有功能性光學(xué)介質(zhì)層的串迭型太陽能電池，其中所利用的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換原理以及光折射原理已經(jīng)被本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉，所以下文中的說明不再作完整描述。同時，下文中所對照的圖示是為了表達與本發(fā)明特征有關(guān)的結(jié)構(gòu)示意，并沒有也不需要依據(jù)實際尺寸完整繪制，在此首先敘明。首先請參考圖1，是本發(fā)明提出的第一優(yōu)選實施例，為一種串迭型太陽能電池10，包含依次堆疊形成的透明基板11、前電極層12、第一電池層13、功能性光學(xué)介質(zhì)層17、第二電池層14與背電極層16。其中，第一電池層13可以是非晶娃(Amorphous silicon)材料，或者是其它如非晶娃鍺(Amorphous silicon-germanium)材料也可以。而第二電池層14的材料可以是單晶娃、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯或是娃鍺合金的材料都可以。以往已知技術(shù)中的串迭型太陽能電池，其上下電池層會因為光吸收效果遞減，而造成電流不匹配的問題，而本發(fā)明與以往已知技術(shù)的串迭型太陽能電池的差異即在于本發(fā)明的串迭型太陽能電池10具有功能性光學(xué)介質(zhì)層17，通過設(shè)置此功能性光學(xué)介質(zhì)層17可以增加電池層捕捉(trap)入射光L的量，降低各電池層的光吸收差，進一步使此串迭型太陽能電池10輸出的短路電流提高。在本發(fā)明所提出的第一優(yōu)選實施例中，借由功能性光學(xué)介質(zhì)層17的不同配置與變化，用以提高其第二電池層14的光吸收效率?？山档偷谝浑姵貙?3與第二電池層14光吸收效率的差異，進一步使此串迭型太陽能電池10輸出的短路電流提高，也提高了此串迭型太陽能電池10的整體光電轉(zhuǎn)換效率。請同時參考圖I與圖5，此功能性光學(xué)介質(zhì)層17進一步包含抗反射薄膜171，設(shè)置在朝向第一電池層13的一面，也就是朝向入射光L進入方向的一面。且功能性光學(xué)介質(zhì)層17的抗反射薄膜171的材料并不受到限制,但以娃氧氮化物(SiOxNy, X, y = O I),或者是二氧化鈦(TiO2)為優(yōu)選。借此，當入射光L由此串迭型太陽能電池10的透明基板11入射后，依次進入前電極層12、第一電池層13、功能性光學(xué)介質(zhì)層17、第二電池層14以及背電極層16。當入射光L到達背電極層16之后產(chǎn)生反射光L’，此反射光L’的光路徑為依次由背電極層16、第二電池層14、功能性光學(xué)介質(zhì)層17、第一電池層13、前電極層12、透明基板11反射而出。當反射光L’的光路徑到達功能性光學(xué)介質(zhì)層17時，可借由功能性光學(xué)介質(zhì)層17的抗反射薄膜171減少反射光L’進入第一電池層13。也就是說，借由功能性光學(xué)介質(zhì)層17的抗反射薄膜171減少入射光L由背電極層16 —次反射后再度進入第一電池層13的能量，由此增加第二電池層14捕捉(trap)入射光L的量，進一步提高第二電池層14的光吸收效率。據(jù)此，可降低第一電池層13與第二電池層14光吸收效率的差異，進一步使此串迭型太陽能電池10輸出的短路電流提高，也提高了此串迭型太陽能電池10的整體光電轉(zhuǎn)換效率。請接著參考圖I與圖6，此功能性光學(xué)介質(zhì)層17也可設(shè)置為至少具有第一介質(zhì)層1711與第二介質(zhì)層1712。第一介質(zhì)層1711的材料并不受到限制，其中可以是硅(Si)、硅氧氮化物(SiOxNy, X，y = O I)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化釔鋅(YZO)、氧化銦鋅(IZO)或者是氧化銦錫(ITO)。第二介質(zhì)層1712的材料也不受到限制，其中可以是硅、硅氧氮化物、氧化鋅、氧化鋁鋅、氧化鎵鋅、氧化釔鋅、氧化銦鋅或者是氧化銦錫等。第一介質(zhì)層1711設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層17朝向背電極層16的一面并具有第一折射系數(shù)rl。而第二介質(zhì)層1712設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層17朝向前電極層12的一面 且具有第二折射系數(shù)r2。第一折射系數(shù)rl大于第二折射系數(shù)r2。借此，當入射光L由此串迭型太陽能電池10的透明基板11入射后，依次進入前電極層12、第一電池層13、功能性光學(xué)介質(zhì)層17、第二電池層14以及背電極層16。當入射光L到達背電極層16之后產(chǎn)生反射光L’，此反射光L’的光路徑為依次由背電極層16、第二電池層14、功能性光學(xué)介質(zhì)層17、第一電池層13、前電極層12、透明基板11反射而出。當反射光L’的光路徑到達功能性光學(xué)介質(zhì)層17時，可借由功能性光學(xué)介質(zhì)層17的第一介質(zhì)層1711的第一折射系數(shù)rl大于第二介質(zhì)層1712的第二折射系數(shù)r2，減少反射光L’進入第一電池層13。也就是說，借由功能性光學(xué)介質(zhì)層17的第一介質(zhì)層1711的第一折射系數(shù)rl大于第二介質(zhì)層1712的第二折射系數(shù)r2，減少入射光L由背電極層16 —次反射后再度進入第一電池層13的能量，由此提高第二電池層14捕捉入射光L的量，進一步提高第二電池層14的光吸收效率。而當?shù)谝浑姵貙?3與第二電池層14光吸收效率的差異降低之后，也進一步使得此串迭型太陽能電池10輸出的短路電流提聞，也提聞了此串迭型太陽能電池10的整體光電轉(zhuǎn)換效率。請繼續(xù)參考圖I與圖7，此功能性光學(xué)介質(zhì)層17也可以是具有一梯度折射系數(shù)的形式，也就是說此功能性光學(xué)介質(zhì)層17朝向背電極層16的一面具有一梯度折射系數(shù)的數(shù)值tl，而朝向前電極層12的一面則具有一梯度折射系數(shù)的數(shù)值t2，而梯度折射系數(shù)tl至t2為遞減的方式。上述的功能性光學(xué)介質(zhì)層17的材料也不受到限制，但其中以包含有硅氧氮化物(silicon oxide nitride)為優(yōu)選,此娃氧氮化物具有化學(xué)式Six0yNz,其中x, y, z均為正數(shù)。更進一步地，硅氧氮化物的濃度由朝向背電極層16的一面至朝向前電極層12的一面遞減。除了上述的材料以外，功能性光學(xué)介質(zhì)層17也可以包含氧化鋅(ZnO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化釔鋅(YZO)、氧化銦鋅(IZO)或者是氧化銦錫(ITO)，并且其濃度由朝向背電極層16的一面至朝向前電極層12的一面遞減。借此，當入射光L由此串迭型太陽能電池10的透明基板11入射后，依次進入前電極層12、第一電池層13、功能性光學(xué)介質(zhì)層17、第二電池層14以及背電極層16。當入射光L到達背電極層16之后產(chǎn)生反射光L’，此反射光L’的光路徑為依次由背電極層16、第二電池層14、功能性光學(xué)介質(zhì)層17、第一電池層13、前電極層12、透明基板11反射而出。當反射光L’的光路徑到達功能性光學(xué)介質(zhì)層17時，可借由此具有梯度折射系數(shù)的功能性光學(xué)介質(zhì)層17，并且此梯度折射系數(shù)的數(shù)值從朝向背電極層16的一面至朝向前電極層12的一面遞減，減少反射光L’進入第一電池層13。也就是說，借由此功能性光學(xué)介質(zhì)層17的梯度折射系數(shù)設(shè)置，減少入射光L由背電極層16 —次反射后再度進入第一電池層13的能量，由此提高第二電池層14捕捉入射光L的量，進一步提高第二電池層14的光吸收效率。而當?shù)谝浑姵貙?3與第二電池層14光吸收效率的差異降低之后，也進一步使得此串迭型太陽能電池10輸出的短路電流提高，也提高了此串迭型太陽能電池10的整體光電轉(zhuǎn)換效率。請參考圖2，是根據(jù)本發(fā)明所提出的第二優(yōu)選實施例，是一種串迭型太陽能電池20，包含依次堆疊形成的透明基板21、前電極層22、第一電池層23、第二電池層24、功能性光學(xué)介質(zhì)層27、第三電池層25與背電極層26。其中，第一電池層23與第二電池層24可以是非晶硅材料，或者是其它如非晶硅鍺材料也可以。而第三電池層15的材料可以是單晶娃、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯或是娃錯合金的材料都可以。 此第二優(yōu)選實施例與第一優(yōu)選實施例的差異在于，第二優(yōu)選實施例多了第三電池層25，且為了使此串迭型太陽能電池20的第二電池層24與第三電池層25的光吸收差降低，因此在第二電池層24與第三電池層25之間設(shè)置功能性光學(xué)介質(zhì)層27。借此，當入射光L由透明基板21入射后，依次進入前電極層22、第一電池層23、第二電池層24、功能性光學(xué)介質(zhì)層27、第三電池層25以及背電極層26之后產(chǎn)生反射光L’，此反射光L’的光路徑依次由背電極層26、第三電池層25、功能性光學(xué)介質(zhì)層27、第二電池層24、第一電池層23、前電極層22、透明基板21反射而出。當反射光L’的光路徑到達此功能性光學(xué)介質(zhì)層27時，可借由此功能性光學(xué)介質(zhì)層27而減少再度進入第二電池層24的能量。用以增加第三電池層25捕捉入射光L的量，降低第三電池層25與第二電池層24的光吸收效率的差異，進一步使此串迭型太陽能電池20輸出的短路電流提聞，并提聞了此串迭型太陽能電池20的整體光電轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明所提出的第二優(yōu)選實施例中，也可通過功能性光學(xué)介質(zhì)層27的不同配置與變化，用以提高第三電池層25的光吸收效率。此功能性光學(xué)介質(zhì)層27的配置與變化、以及其材料的組成，都如第一優(yōu)選實施例的功能性光學(xué)介質(zhì)層17所述，同時也請參考圖5至圖7。請參考圖3，是根據(jù)本發(fā)明所提出的第三優(yōu)選實施例，是一種串迭型太陽能電池30,包含依次堆疊形成的透明基板31、前電極層32、第一電池層33、功能性光學(xué)介質(zhì)層37、第二電池層34、第三電池層35與背電極層36。其中，第一電池層23可以是非晶娃材料,或者是其它如非晶硅鍺材料都可以。而第二電池層34與第三電池層35的材料可以是單晶硅、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯或是娃錯合金的材料都可以。此第三優(yōu)選實施例與第二優(yōu)選實施例的差異在于，第三優(yōu)選實施例的第二電池層34與第二優(yōu)選實施例的第二電池層24的組成材料不同，且功能性光學(xué)介質(zhì)層37設(shè)置的位置也不同。此第三優(yōu)選實施例的功能性光學(xué)介質(zhì)層37設(shè)置在第一電池層33與第二電池層34之間，由此降低第二電池層34與第一電池層33的光吸收差。由此，當入射光L由透明基板31入射后,依次進入前電極層32、第一電池層33、功能性光學(xué)介質(zhì)層37、第二電池層34、第三電池層35以及背電極層36之后產(chǎn)生反射光L’，此反射光L’的光路徑依次由背電極層36、第三電池層35、第二電池層34、功能性光學(xué)介質(zhì)層37、第一電池層33、前電極層32、透明基板31反射而出。當反射光L’的光路徑到達此功能性光學(xué)介質(zhì)層37時，可借由此功能性光學(xué)介質(zhì)層37而減少再度進入第一電池層33的能量。用以增加第二電池層34捕捉入射光L的量，降低第一電池層33與第二電池層34的光吸收效率的差異，進一步使此串迭型太陽能電池30輸出的短路電流提高，并提高了此串迭型太陽能電池30的整體光電轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明所提出的第三優(yōu)選實施例中，也可通過功能性光學(xué)介質(zhì)層37的不同配置與變化，用以提高第二電池層34的光吸收效率。此功能性光學(xué)介質(zhì)層37的配置與變化、以及其材料的組成，都如第一優(yōu)選實施例的功能性光學(xué)介質(zhì)層17所述，同時也請參考圖5至圖7。請參考圖4，是根據(jù)本發(fā)明所提出的第四優(yōu)選實施例，是一種串迭型太陽能電池40,包含透明基板41、前電極層42、第一電池層43、第二電池層44、第三電池層45、背電極 層46以及功能性光學(xué)介質(zhì)層47。其中，第一電池層43可以是非晶硅材料，或者是其它如非晶硅鍺材料都可以。而第二電池層44與第三電池層45的材料可以是單晶硅、單晶鍺、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯或是娃錯合金的材料都可以。此第四優(yōu)選實施例與第三優(yōu)選實施例的第一電池層43、第二電池層44與第三電池層45的材料組成相同。差異在于第四優(yōu)選實施例的功能性光學(xué)介質(zhì)層47包含第一功能性光學(xué)介質(zhì)層47a以及第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b。其中，第一功能性光學(xué)介質(zhì)層47a設(shè)置于第一電池層43與第二電池層44之間，而第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b設(shè)置于第二電池層44與第三電池層45之間。因此，此串迭型太陽能電池40由透明基板41、前電極層42、第一電池層43、第一功能性光學(xué)介質(zhì)層47a、第二電池層44、第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b、第三電池層45以及背電極層46依次堆疊形成。當入射光L由透明基板41入射后，依次進入前電極層42、第一電池層43、第一功能性光學(xué)介質(zhì)層47a、第二電池層44、第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b、第三電池層45以及背電極層46之后產(chǎn)生反射光L’,此反射光L’的光路徑依次由背電極層46、第三電池層45、第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b、第二電池層44、第一功能性光學(xué)介質(zhì)層47a、第一電池層43、前電極層42、透明基板41反射而出。當反射光L’的光路徑到達此第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b時，可借由此第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b而減少再度進入第二電池層44的能量，用以增加第三電池層45捕捉入射光L的量，并降低第二電池層44與第三電池層45的光吸收效率的差異。接著，再借由第一功能性光學(xué)介質(zhì)層47a減少反射光L’再度進入第一電池層43的能量。據(jù)此，可進一步使此串迭型太陽能電池40輸出的短路電流提聞，并提聞了此串迭型太陽能電池40的整體光電轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明所提出的第四優(yōu)選實施例中，也可通過功能性光學(xué)介質(zhì)層47的不同配置與變化，用以提高第二電池層44與第三電池層45的光吸收效率，并降低第一電池層43、第二電池層44與第三電池層45的光吸收差異。此功能性光學(xué)介質(zhì)層47的配置與變化、以及其材料的組成，都如第一優(yōu)選實施例的功能性光學(xué)介質(zhì)層17所述，同時也請參考圖5至圖7。要進一步說明的是，在此第四優(yōu)選實施例中，功能性光學(xué)介質(zhì)層47所包含的第一功能性光學(xué)介質(zhì)層47a與第二功能性光學(xué)介質(zhì)層47b的配置與變化并不需要一致，可視情況調(diào)整以達到使此串迭型太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最佳的效果。本發(fā)明再提出第五優(yōu)選實施例，是一種串迭型太陽能電池50，請參考圖2，其包含依次堆疊形成的透明基板51、前電極層52、第一電池層53、第二電池層54、功能性光學(xué)介質(zhì)層57、第三電池層55以及背電極層56。其中，第一電池層53可以是非晶娃材料,或者是其它如非晶硅鍺材料都可以。而第二電池層54與第三電池層55的材料可以是單晶硅、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯或是娃錯合金的材料都可以。此第五優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)與第二優(yōu)選實施例相同，差異僅在于兩實施例的第二電池層54所使用的材料不同。其功能性光學(xué)介質(zhì)57也是設(shè)置在第二電池層54與第三電池層55之間，用以降低第二電池層54與第三電池層55的光吸收差。由此，當入射光L由透明基板51入射后,依次進入前電極層52、第一電池層53、第二電池層54、功能性光學(xué)介質(zhì)層57、第三電池層55以及背電極層56之后產(chǎn)生反射光L’，此反射光L’的光路徑依次由背 電極層56、第三電池層55、功能性光學(xué)介質(zhì)層57、第二電池層54、第一電池層53、前電極層52、透明基板51反射而出。當反射光L’的光路徑到達此功能性光學(xué)介質(zhì)層57時，可借由此功能性光學(xué)介質(zhì)層57而減少再度進入第二電池層54的能量。用以增加第三電池層55捕捉入射光L的量，并且降低第三電池層55與第二電池層54的光吸收效率差異，進一步使此串迭型太陽能電池50輸出的短路電流提聞，并提聞了此串迭型太陽能電池50的整體光電轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明所提出的第五優(yōu)選實施例中，也可通過功能性光學(xué)介質(zhì)層57的不同配置與變化，用以提高第三電池層55的光吸收效率。此功能性光學(xué)介質(zhì)層57的配置與變化、以及其材料的組成，都如第一優(yōu)選實施例的功能性光學(xué)介質(zhì)層17所述，同時也請參考圖5至圖7。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非用來限定本發(fā)明所要獲得的專利權(quán)。同時，以上的描述，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，應(yīng)可明了及實施，因此其它未脫離本發(fā)明所公開的精神下所完成的等同改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層與背電極層，其特征在于 第一電池層的材料選自于由非晶硅與非晶硅鍺所組成的組；第二電池層的材料選自于由單晶娃、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯和娃錯合金所組成的組； 入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第二電池層，入射光自背電極層一次反射后借由功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第一電池層的能量。
2.一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第三電池層與背電極層，其特征在于 第一電池層與第二電池層的材料選自于由非晶硅與非晶硅鍺所組成的組；第三電池層的材料選自于由單晶娃、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯和娃鍺合金所組成的組； 入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第三電池層，入射光自背電極層一次反射后借由功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第二電池層的能量。
3.—種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層、第三電池層與背電極層，其特征在于 第一電池層的材料選自于由非晶硅與非晶硅鍺所組成的組；第二電池層與第三電池層的材料選自于由單晶娃、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯和娃鍺合金所組成的組； 入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層以及第三電池層，入射光自背電極層一次反射后借由功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第一電池層的能量。
4.一種串迭型太陽能電池,包含透明基板、前電極層、第一電池層、第二電池層、第三電池層、背電極層與功能性光學(xué)介質(zhì)層，其特征在于 第一電池層的材料選自于由非晶硅與非晶硅鍺所組成的組；第二電池層與第三電池層的材料選自于由單晶娃、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯和娃鍺合金所組成的組； 功能性光學(xué)介質(zhì)層包含第一功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第二功能性光學(xué)介質(zhì)層，其中，第一功能性光學(xué)介質(zhì)層設(shè)置于第一電池層與第二電池層之間，第二功能性光學(xué)介質(zhì)層設(shè)置于第二電池層與第三電池層之間； 入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、第一功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層、第二功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第三電池層，入射光自背電極層一次反射后借由第二功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第二電池層的能量；且再度進入第二電池層的入射光借由第一功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少進入第一電池層的能量。
5.一種串迭型太陽能電池，包含依次堆疊形成的透明基板、前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第三電池層與背電極層，其特征在于 第一電池層的材料選自于由非晶硅與非晶硅鍺所組成的組；第二電池層與第三電池層的材料選自于由單晶娃、單晶錯、多晶娃、多晶錯、微晶娃、微晶錯、多晶娃錯、微晶娃錯和娃鍺合金所組成的組； 入射光由透明基板入射后，依次進入前電極層、第一電池層、第二電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第三電池層，入射光自背電極層一次反射后借由功能性光學(xué)介質(zhì)層而減少再度進入第二電池層的能量。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求5中的任一項權(quán)利要求所述的串迭型太陽能電池，其中，功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向第一電池層的一面還設(shè)置有抗反射薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的串迭型太陽能電池，其中，抗反射薄膜選自于由硅氧氮化物SiOxNy及二氧化鈦所組成的組,其中，X, y = O I。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求5中的任一項權(quán)利要求所述的串迭型太陽能電池，其中，功能性光學(xué)介質(zhì)層至少具有第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層，第一介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向背電極層的一面且具有第一折射系數(shù)，第二介質(zhì)層設(shè)置于功能性光學(xué)介質(zhì)層朝向前電極層的一面且具有第二折射系數(shù)，第一折射系數(shù)大于第二折射系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的串迭型太陽能電池，其中，第一介質(zhì)層選自于由硅、硅氧氮化物、氧化鋅、氧化鋁鋅、氧化鎵鋅、氧化釔鋅、氧化銦鋅與氧化銦錫所組成的組，第二介質(zhì)層選自于由娃、娃氧氮化物、氧化鋅、氧化招鋅、氧化鎵鋅、氧化釔鋅、氧化銦鋅與氧化銦錫所組成的組。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求5中的任一項權(quán)利要求所述的串迭型太陽能電池，其中，功能性光學(xué)介質(zhì)層具有梯度折射系數(shù)，所述梯度折射系數(shù)的數(shù)值從朝向背電極層的一面至朝向前電極層的一面遞減。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的串迭型太陽能電池，其中，功能性光學(xué)介質(zhì)層包含硅氧氮化物，且所述硅氧氮化物具有化學(xué)式Six0yNz，其中，X, y, Z都是正數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的串迭型太陽能電池，其中，所述硅氧氮化物的濃度從朝向背電極層的一面至朝向前電極層的一面遞減。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的串迭型太陽能電池，其中，功能性光學(xué)介質(zhì)層選自于由氧化鋅、氧化鋁鋅、氧化鎵鋅、氧化釔鋅、氧化銦鋅與氧化銦錫所組成的組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種串迭型太陽能電池，依次由透明基板、前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層、第二電池層與背電極層所堆疊形成。當入射光由透明基板入射后，依序進入前電極層、第一電池層、功能性光學(xué)介質(zhì)層以及第二電池層，而入射光自背電極層一次反射后借由此功能性光學(xué)介質(zhì)層減少再度進入第一電池層的能量。
文檔編號H01L31/06GK102891188SQ20111020800
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者畢建中, 楊英哲 申請人:聯(lián)相光電股份有限公司