本實用新型屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改進的太陽能電池。

背景技術(shù)：

太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic，縮寫為PV)，簡稱光伏。太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的實施太陽能電池則還處于萌芽階段。

中國專利(公告號：CN105514199A，公開日：2016-04-20)公開了一種太陽能電池組件，包括依次黏結(jié)有背板、EVA后膜、太陽能電池片層、EVA前膜和鋼化玻璃，在電池片層上均勻的固定有太陽能電池串一至太陽能電池串八，太陽能電池串一和太陽能電池串二上端用匯流條一連接，太陽能電池串三、太陽能電池串四、太陽能電池串五、太陽能電池串六上端用匯流條二連接，太陽能電池串七、太陽能電池串八上端用匯流條一連接，太陽能電池串一、太陽能電池串二、太陽能電池串三、太陽能電池串四的下端用匯流條三連接；太陽能電池串五、太陽能電池串六、太陽能電池串七、太陽能電池串八的下端用匯流條三連接；每兩片太陽能電池片之間均用焊帶連接。

上述專利文獻中的太陽能電池組件太陽能吸收效率不夠高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種改進的太陽能電池，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：如何提高太陽能電池的光能轉(zhuǎn)換效率。

本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種改進的太陽能電池，包括從上往下依次設(shè)置的透明的玻璃蓋板、ITO薄膜、吸收層和反射層；所述玻璃蓋板、ITO薄膜、吸收層和反射層相互平行設(shè)置，所述玻璃蓋板、ITO薄膜、吸收層和反射層的周邊套設(shè)有固定框架，其特征在于，所述ITO薄膜上設(shè)有導(dǎo)電金屬材料制成的金屬網(wǎng)架，所述吸收層采用砷化鎵制成，所述吸收層上具有矩形光柵結(jié)構(gòu)。

其原理如下：入射光進入吸收層被半導(dǎo)體材料砷化鎵吸收后，產(chǎn)生光生載流子被ITO薄膜收集后通過銀電極和ITO層上層的金屬網(wǎng)架作為電流導(dǎo)出。砷化鎵是一種重要的半導(dǎo)體材料，屬Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體，禁帶寬度比較寬，其光譜響應(yīng)和太陽光譜匹配能力好，當(dāng)光線照射到砷化鎵上之后，部分光子會被吸收，這些被吸收的光子一部分被轉(zhuǎn)換為電子，另外一部分轉(zhuǎn)換為熱能等其它能量；由于太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率與材料的禁帶寬度Eg有關(guān)，禁帶寬度在范圍內(nèi)的材料具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。而砷化鎵材料的光子禁帶寬度Eg＝1.43eV，在較高轉(zhuǎn)換效率的禁帶寬度范圍之內(nèi)。傳統(tǒng)的砷化鎵薄膜太陽能電池吸收層為砷化鎵材料組成的平板形結(jié)構(gòu)，平板形結(jié)構(gòu)對光子的吸收作用較差，因為光子在平板形吸收層表面有較大的反射率而且與吸收層接觸面積較小。本技術(shù)方案中吸收層刻蝕成矩形光柵結(jié)構(gòu)之后，光線在光柵吸收層內(nèi)的隨機多次反射使傳播時間增長、傳播距離變大，增加了吸收層光柵區(qū)域的整體光場強度，使更多的光子能夠有機會與吸收層的材料作用，最終提高了吸收層的光吸收效率。

在上述的改進的太陽能電池中，所述吸收層上矩形光柵結(jié)構(gòu)的刻槽深度為250nm。在填充因子一定的情況下，刻槽深度越大吸收率越大，但吸收率隨刻槽深度的變化不太明顯，而光柵填充比對吸收率影響也比較明顯，在入射波長為600nm時，填充比在0.5左右吸收率達到最大；經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，刻槽深度為250nm時各個填充比下的吸收率普遍高于深度更深的300nm。

在上述的改進的太陽能電池中，所述吸收層上的矩形光柵結(jié)構(gòu)為雙層光柵結(jié)構(gòu)。將吸收層設(shè)計為雙層光柵結(jié)構(gòu)，光柵的第一層設(shè)計為填充比較小的光柵重點吸收某一頻率范圍的光波，同時較小的填充比有利于未被吸收的光波透過，第二層針對上一層沒有充分吸收的光波進行再次吸收，最終提高可見光波段的整體吸收率。

在上述的改進的太陽能電池中，所述反射層為由Si和SiO2組成的晶體結(jié)構(gòu)，所述反射層的底部渡有金屬銀。透到底部的光子通過反射仍然能被吸收層再次吸收，有助于吸收率的提高，底部反射層的反射率也一定程度上決定了吸收層的吸收率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型中吸收層刻蝕成矩形光柵結(jié)構(gòu)之后，光線在光柵吸收層內(nèi)的隨機多次反射使傳播時間增長、傳播距離變大，增加了吸收層光柵區(qū)域的整體光場強度，使更多的光子能夠有機會與吸收層的材料作用，最終提高了吸收層的光吸收效率。

附圖說明

圖1是本太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、玻璃蓋板；2、ITO薄膜；3、吸收層；4、反射層；5、固定框架；6、金屬網(wǎng)架。

具體實施方式

以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的實施例作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。

如圖1所示，本太陽能電池包括從上往下依次設(shè)置的透明的玻璃蓋板1、ITO薄膜2、吸收層3和反射層4；玻璃蓋板1、ITO薄膜2、吸收層3和反射層4相互平行設(shè)置，玻璃蓋板1、ITO薄膜2、吸收層3和反射層4的周邊套設(shè)有固定框架5，ITO薄膜2上設(shè)有導(dǎo)電金屬材料制成的金屬網(wǎng)架6，吸收層3采用砷化鎵制成，吸收層3上具有矩形光柵結(jié)構(gòu)；吸收層3上矩形光柵結(jié)構(gòu)的刻槽深度為250nm。入射光進入吸收層3被半導(dǎo)體材料砷化鎵吸收后，產(chǎn)生光生載流子被ITO薄膜收集后通過銀電極和ITO層上層的金屬網(wǎng)架6作為電流導(dǎo)出；砷化鎵是一種重要的半導(dǎo)體材料，屬Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體，禁帶寬度比較寬，其光譜響應(yīng)和太陽光譜匹配能力好，當(dāng)光線照射到砷化鎵上之后，部分光子會被吸收，這些被吸收的光子一部分被轉(zhuǎn)換為電子，另外一部分轉(zhuǎn)換為熱能等其它能量；由于太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率與材料的禁帶寬度Eg有關(guān)，禁帶寬度在范圍內(nèi)的材料具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。而砷化鎵材料的光子禁帶寬度Eg＝1.43eV，在較高轉(zhuǎn)換效率的禁帶寬度范圍之內(nèi)。傳統(tǒng)的砷化鎵薄膜太陽能電池吸收層3為砷化鎵材料組成的平板形結(jié)構(gòu)，平板形結(jié)構(gòu)對光子的吸收作用較差，因為光子在平板形吸收層3表面有較大的反射率而且與吸收層3接觸面積較小。本實施例中吸收層3刻蝕成矩形光柵結(jié)構(gòu)之后，光線在光柵吸收層3內(nèi)的隨機多次反射使傳播時間增長、傳播距離變大，增加了吸收層3光柵區(qū)域的整體光場強度，使更多的光子能夠有機會與吸收層3的材料作用，最終提高了吸收層3的光吸收效率。

在填充因子一定的情況下，刻槽深度越大吸收率越大，但吸收率隨刻槽深度的變化不太明顯，而光柵填充比對吸收率影響也比較明顯，在入射波長為600nm時，填充比在0.5左右吸收率達到最大；經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，刻槽深度為250nm時各個填充比下的吸收率普遍高于深度更深的300nm。

進一步的，本實施例中吸收層3上的矩形光柵結(jié)構(gòu)為雙層光柵結(jié)構(gòu)，光柵的第一層設(shè)計為填充比較小的光柵重點吸收某一頻率范圍的光波，同時較小的填充比有利于未被吸收的光波透過，第二層針對上一層沒有充分吸收的光波進行再次吸收，最終提高可見光波段的整體吸收率。反射層4為由Si和SiO2組成的晶體結(jié)構(gòu)，反射層4的底部渡有金屬銀；透到底部的光子通過反射仍然能被吸收層3再次吸收，有助于吸收率的提高，底部反射層4的反射率也一定程度上決定了吸收層3的吸收率。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了1、玻璃蓋板；2、ITO薄膜；3、吸收層；4、反射層；5、固定框架；6、金屬網(wǎng)架等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。