本實用新型涉及電池領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種高能量轉(zhuǎn)換率疊層電池。
背景技術(shù)：
在能源短缺、環(huán)境污染問題日益突出的背景下，發(fā)展可再生能源已成為全球的重大課題，利用太陽能則是發(fā)展可再生能源的一個重點方向，世界光伏市場在過去十年一直保持著年均30%以上的高速增長。與國外先進電池制備技術(shù)相比，我國晶硅太陽電池制備技術(shù)還是相對落后，基本流程由在P型硅片上以制絨、擴散、刻蝕、沉積減反膜、絲網(wǎng)印刷方法制造太陽電池。
2010年以來，太陽電池片的銷售從賣方市場到買方市場，政府補貼大幅削減，使得電池片的制造商努力降低自己的生產(chǎn)成本，而提高電池片的效率就是有效的途徑，不僅降低了每瓦的生產(chǎn)成本，并且銷售得市場更大;目前高效電池的研發(fā)集中在背面鈍化，細(xì)柵印刷，雙面電池等，這些電池的制備和傳統(tǒng)電池的制備工藝兼容和接近，都是單節(jié)電池，不能充分的利用太陽電池的光譜，效率的提高受到了限制。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種高能量轉(zhuǎn)換率疊層電池，在太陽能電池上表面設(shè)置的介電減反射薄膜，利用非晶硅薄膜電池在700nm的波長以內(nèi)，吸收系數(shù)大和晶體硅電池在波長大于700nm時吸收系數(shù)強的特點，充分利用太陽光譜；太陽能電池的下表面設(shè)置的可電離的帶電荷膜，形成鈍化結(jié)構(gòu)增加了對紅外光譜的吸收，充分利用太陽光譜，提高電池的效率，同時減反射膜具有自清潔功能。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下之技術(shù)方案：
一種高能量轉(zhuǎn)換率疊層電池，包括一光電轉(zhuǎn)換層、一電池正極、一電池負(fù)極，該光電轉(zhuǎn)換層的上表面為透明導(dǎo)電層，下表面沉積氧化鋁/氮化硅鈍化層；該電池正極位于該光電轉(zhuǎn)換層的上表面，電池正極包括有金屬網(wǎng)格柵線及位于該金屬網(wǎng)格柵線上表面的石墨烯層；該電池負(fù)極位于該光電轉(zhuǎn)換層的下表面；所述光電轉(zhuǎn)換層的上表面設(shè)置有介電減反射薄膜，由介電減反射薄膜、金屬網(wǎng)格柵線、透明導(dǎo)電層組成的三明治結(jié)構(gòu)；所述電池負(fù)極的下表面設(shè)置有可電離的帶電荷膜。
作為一種優(yōu)選方案所述介電減反射薄膜的厚度為100～500 nm。
作為一種優(yōu)選方案所述可電離的帶電荷膜包括無機帶電荷的薄膜或有機帶電荷的薄膜。
作為一種優(yōu)選方案所述光電轉(zhuǎn)換層包括N型硅襯底，該N型硅襯底的下表面沉積所述氧化鋁/氮化硅鈍化層，所述N型硅襯底及所述氧化鋁/氮化硅鈍化層上設(shè)有開槽，所述電池負(fù)極包括一體式基片及由基片上表面凸起的肋條；所述肋條嵌設(shè)于開槽中，所述基片疊設(shè)于所述氧化鋁/氮化硅鈍化層的下表面。
作為一種優(yōu)選方案所述N型硅襯底的上表面依次層疊式設(shè)置有摻雜P層、第一本征非晶硅Ⅰ層、微晶硅N層、第一本征非晶硅Ⅰ層、非晶硅P層，該非晶硅P層的上表面設(shè)置所述透明導(dǎo)電層。
作為一種優(yōu)選方案所述第一本征非晶硅Ⅰ層的厚度為10nm。
作為一種優(yōu)選方案所述微晶硅N層的厚度為30 nm。
作為一種優(yōu)選方案所述第一本征非晶硅Ⅰ層的厚度為lum。
作為一種優(yōu)選方案，所述非晶硅P層的厚度為10 nm。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知，太陽能電池的結(jié)構(gòu)包括一光電轉(zhuǎn)換層、一電池正極、一電池負(fù)極。藉由在所述光電轉(zhuǎn)換層的上表面設(shè)置有介電減反射薄膜，由介電減反射薄膜、金屬網(wǎng)格柵線、透明導(dǎo)電層組成的三明治結(jié)構(gòu)，通過低溫后處理，金屬網(wǎng)格柵線可以與表層的介電減反射薄膜反應(yīng)，從而實現(xiàn)導(dǎo)電混合相通路，具有低成本、高可靠性的優(yōu)勢，在太陽電池制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景及實用價值。此外，在電池負(fù)極的下表面設(shè)置有可電離的帶電荷膜，可電離的帶電荷膜在所述電池負(fù)極上進行充電控制，用來操控電池負(fù)極上的電荷分布，從而在太陽能電池單元上有效地產(chǎn)生場效應(yīng)表面鈍化；另外，和已知的真空半導(dǎo)體工藝相比，本技術(shù)在生產(chǎn)方面相對便宜和容易，而不會造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。
為更清楚地闡述本實用新型的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實施例來對本實用新型進行詳細(xì)說明。
附圖說明
圖1是本實用新型之實施例的太陽能電池疊層結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)識說明：
10、光電轉(zhuǎn)換層 11、透明導(dǎo)電層
12、氧化鋁/氮化硅鈍化層 13、N型硅襯底
14、開槽 15、摻雜P層
16、第一本征非晶硅Ⅰ層 17、微晶硅N層
18、第一本征非晶硅Ⅰ層 19、非晶硅P層
20、電池正極 21、金屬網(wǎng)格柵線
22、石墨烯層 30、電池負(fù)極
31、基片 32、肋條
40、介電減反射薄膜 50、可電離的帶電荷膜
60、封裝層。
具體實施方式
請參照圖1所示，其顯示出了本實用新型之較佳實施例的具體結(jié)構(gòu)，是一種高能量轉(zhuǎn)換率疊層電池，包括一光電轉(zhuǎn)換層10、一電池正極20、一電池負(fù)極30。該光電轉(zhuǎn)換層10的上表面為透明導(dǎo)電層11，下表面沉積氧化鋁/氮化硅鈍化層12；該電池正極20位于該光電轉(zhuǎn)換層10的上表面，電池正極20包括有金屬網(wǎng)格柵線21及位于該金屬網(wǎng)格柵線21上表面的石墨烯層22；該電池負(fù)極30位于該光電轉(zhuǎn)換層10的下表面。
所述光電轉(zhuǎn)換層10的上表面設(shè)置有介電減反射薄膜40，由介電減反射薄膜40、金屬網(wǎng)格柵線21、透明導(dǎo)電層11組成的三明治結(jié)構(gòu)。藉由這種三明治結(jié)構(gòu)，通過低溫后處理，金屬網(wǎng)格柵線21可以與表層的介電減反射薄膜40反應(yīng)，從而實現(xiàn)導(dǎo)電混合相通路，具有低成本、高可靠性的優(yōu)勢，在太陽電池制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景及實用價值。
所述介電減反射薄膜40的的形成方式包括等離子體增強化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、濺射、溶膠凝膠法、化學(xué)氣相沉積、金屬有機物化學(xué)氣相沉積、原子層沉積中的一種。所述介電減反射薄膜40包括氮化硅、氧化鋁、氧化硅、氧化欽、氟化鎂、透明樹脂中的一種或兩種以上的疊層。作為示例，所述介電減反射薄膜40包括1-5層薄膜，總厚度范圍為為100～500 nm。在本實施例中，所述介電減反射薄膜40采用離子體增強化學(xué)氣相沉積，其材料為氧化硅，厚度為300nm。
所述電池負(fù)極30的下表面設(shè)置有可電離的帶電荷膜50，可電離的帶電荷膜50在所述電池負(fù)極30上進行充電控制，用來操控電池負(fù)極30上的電荷分布?？呻婋x的帶電荷膜50由相同數(shù)量的陽離子( 帶正電離子) 與陰離子( 帶負(fù)電離子) 構(gòu)成。例如可電離的帶電荷膜50包括有機或無機帶電荷的薄膜。可電離的帶電荷膜50在接觸電極時會形成雙電層。可電離的帶電荷膜50會在靠近帶正電電極處產(chǎn)生陰離子或在靠近帶負(fù)電電極處產(chǎn)生陽離子。
上述無機帶電荷的薄膜的材料包括: 鋰磷氧氮(lithium phosphorus oxynitride，LIPON)、過氯酸鋰(LiClO4)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3) 或四氟硼酸鋰(LiBF4)。上述有機帶電荷的薄膜的材料包括聚電解質(zhì)。當(dāng)有機帶電荷的薄膜溶解在極性溶劑中的情況下，這種帶電荷的聚合物可以分解成具有固定電荷及相反極性的移動離子的聚合物主鏈，在聚合物主鏈上留下正或負(fù)電荷，并釋放其反離子于所述溶液中。可電離的離子性基團的比例決定帶電荷的聚合物的離子導(dǎo)電率。
上述帶負(fù)電荷高分子聚合物薄膜的例子包括聚( 苯乙烯)(poly(styrene sulfonate acid)，PSSA)、聚丙烯酸(poly(acrylic acid)，PAA)、聚馬來酸polymaleic acid，PMA) 或聚全氟磺酸(poly(perfluorosulfonic acid)，PFSA)。上述帶正電荷高分子聚合物薄膜的例子包括聚二烯丙基二甲基氯化銨(poly diallyl dimethyl ammonium chloride，PDDA)、聚( 丙烯胺鹽)(poly(allylamine hydrochloride)，PAH)、多聚賴氨酸(poly-L-lysine，PLL) 或聚乙烯亞胺(poly ethylene imine，PEI)。
藉由可電離的帶電荷膜50的設(shè)置，在可電離的帶電荷膜50中累積的電荷能引起能帶彎曲，從而在太陽能電池單元上有效地產(chǎn)生場效應(yīng)表面鈍化。另外，和已知的真空半導(dǎo)體工藝相比，本發(fā)明的技術(shù)在生產(chǎn)方面相對便宜和容易，而不會造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。
所述光電轉(zhuǎn)換層10包括N型硅襯底13，該N型硅襯底13的下表面沉積所述氧化鋁/氮化硅鈍化層12，所述N型硅襯底13及所述氧化鋁/氮化硅鈍化層12上設(shè)有開槽14，所述電池負(fù)極30包括一體式基片31及由基片31上表面凸起的肋條32；所述肋條32嵌設(shè)于開槽14中，所述基片31疊設(shè)于所述氧化鋁/氮化硅鈍化層12的下表面。
所述N型硅襯底13的上表面依次層疊式設(shè)置有摻雜P層15、第一本征非晶硅Ⅰ層16、微晶硅N層17、第一本征非晶硅Ⅰ層18、非晶硅P層19，該非晶硅P層19的上表面設(shè)置所述透明導(dǎo)電層11。本實施例中，所述第一本征非晶硅Ⅰ層16的厚度為10nm，具體生產(chǎn)方式是在280°的溫度下，采用PECVD的方法生長出10 nm的第一本征非晶硅Ⅰ層16。所述微晶硅N層17的厚度為30 nm，具體生產(chǎn)方式是在280°的溫度下，采用PECVD的方法生長30 nm的微晶硅N層17。所述第二本征非晶硅Ⅰ層18的厚度為lum，具體生產(chǎn)方式是在280°的溫度下，采用PECVD的方法生長lum的第二本征非晶硅Ⅰ層18。所述非晶硅P層19的厚度為10 nm，具體生產(chǎn)方式是在250°的溫度下，采用PECVD的方法生長10 nm 的第二本征非晶硅Ⅰ層。
在實際應(yīng)用中，太陽能電池通常是電連接并被封裝為一個組件。以下聚合物是可用于太陽能電池組件疊層工藝的封裝層60，包括乙烯- 醋酸乙烯共聚物(ethylene vinyl acetate，EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral，PVB)、聚二甲基硅氧烷(polydimethyl siloxane，PDMS)、熱塑性聚烯烴(TPO)、熱塑性聚氨酯彈性體(thermoplastic polyurethane，TPU)、三元乙丙橡膠(ethylene propylene dienemonomer，EPDM)、或離聚物(ionomer)。封裝層60可粘附在電池正極20和電池負(fù)極30上，可同時接觸不同極性的電極。
綜上所述，本實用新型的設(shè)計重點在于，太陽能電池的結(jié)構(gòu)包括一光電轉(zhuǎn)換層10、一電池正極20、一電池負(fù)極30。藉由在所述光電轉(zhuǎn)換層10的上表面設(shè)置有介電減反射薄膜40，由介電減反射薄膜40、金屬網(wǎng)格柵線21、透明導(dǎo)電層11組成的三明治結(jié)構(gòu)，通過低溫后處理，金屬網(wǎng)格柵線21可以與表層的介電減反射薄膜反應(yīng)，從而實現(xiàn)導(dǎo)電混合相通路，具有低成本、高可靠性的優(yōu)勢，在太陽電池制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景及實用價值。此外，在電池負(fù)極30的下表面設(shè)置有可電離的帶電荷膜50，可電離的帶電荷膜50在所述電池負(fù)極30上進行充電控制，用來操控電池負(fù)極30上的電荷分布，從而在太陽能電池單元上有效地產(chǎn)生場效應(yīng)表面鈍化；另外，和已知的真空半導(dǎo)體工藝相比，本技術(shù)在生產(chǎn)方面相對便宜和容易，而不會造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。