專利名稱：串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光電轉(zhuǎn)換制品制造領(lǐng)域，涉及一種光電轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及一種 串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種清潔的、沒有任何污染的綠色能源，以及太陽能發(fā)電做為動(dòng)力供應(yīng)主要 來源之一的可能性，已日益引起人們關(guān)注。然而，由于技術(shù)問題，迄今商業(yè)化的光伏發(fā)電裝置/太陽能電池的價(jià)格太高、光電轉(zhuǎn)換效 率過低。在城市電力系統(tǒng)中，高昂的一次性投資成本無疑更為光伏發(fā)電裝置/太陽能電池產(chǎn)品 推廣增加了難度，大規(guī)模開發(fā)和利用光伏太陽能發(fā)電，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低生產(chǎn) 成本成為核心所在。因此，提高效率，降低成本，擴(kuò)大規(guī)模成為現(xiàn)今開發(fā)、生產(chǎn)光伏發(fā)電裝 置/太陽能電池的主題。中國專利公開說明書CN200510003971. 2公開了一種光電轉(zhuǎn)換裝置，該裝置使用電阻率和 透過率之間關(guān)系的透明電極或者透明導(dǎo)電膜來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換率。在透明絕緣性基板上至少依 次層積有第一透明電極，由p型硅層、i型硅層以及n型硅層構(gòu)成的pin結(jié)構(gòu)或者nip結(jié) 構(gòu)的微結(jié)晶硅層，第二透明電極以及背側(cè)電極，其中，所述第一透明電極以及所述第二透明 電極的至少某一項(xiàng)是添加Ga的ZnO層，所述Ga的含量相對于Zn為小于或等于13原子。但 其制造成本較高。中國專利公開說明書CN200480004033. 8提供了一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，特別是提供一種 集成化薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，它在包含結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，通過不使 開放端電壓和填充因數(shù)變小來改善光電轉(zhuǎn)換效率。該薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，是在透明基板一側(cè) 的主面上至少把透明電極膜、結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元和背面電極膜順序形成的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝 置，形成所述結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元后，在其表面的一部分上具有白濁變色區(qū)域。所述白濁變 色區(qū)域最好是小于或等于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域面積的5%。而且最好是制成集成化薄膜光電轉(zhuǎn)換裝 置。然而，該裝置之主要缺點(diǎn)是光電轉(zhuǎn)化率不高。中國專利公開說明書CN03120662. X公開了一種光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法，涉及一種可 以提高晶體硅類半導(dǎo)體和非晶體硅類半導(dǎo)體的界面特性，改善結(jié)合特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。這種光電轉(zhuǎn)換裝置具有一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體類半導(dǎo)體，形成在所述導(dǎo)電型晶體類半 導(dǎo)體上的、基本上為真正的非晶體類半導(dǎo)體薄膜，以及形成在這種基本上為真正的非晶體類 半導(dǎo)體薄膜上的、同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)或其他種導(dǎo)電型雜質(zhì)的非晶體類半導(dǎo)體薄膜，而 且在由所述晶體類半導(dǎo)體和基本上為真正的非晶體類半導(dǎo)體薄膜形成的界面處，還使減少所 述基本上為真正的非晶體類半導(dǎo)體薄膜的平均配位數(shù)目用的原子濃度比主體中的濃度高。但 其制造方法復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種簡單、低成本、高光電轉(zhuǎn)化率的光電轉(zhuǎn)換裝置，以克服現(xiàn) 有光電轉(zhuǎn)換裝置存在的缺陷。本實(shí)用新型的一個(gè)顯著特點(diǎn)是本實(shí)用新型涉及的光電轉(zhuǎn)換裝置的表面層表面和/或底 面既可為非平坦結(jié)構(gòu)形狀，既凹凸形狀結(jié)構(gòu)，也可為平面結(jié)構(gòu)形狀，光電轉(zhuǎn)換裝置的表面層 上無電極，光電轉(zhuǎn)換裝置的集電柵和/或電極疊排在該裝置的表面層以下，以致該裝置能最大 范圍地吸收光量，可大幅度地提高其光電轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是本實(shí)用新型涉及的光電轉(zhuǎn)換裝置由多個(gè)具有不同能帶 隙的光吸收區(qū)串聯(lián)式組成，以致該裝置能吸收各種不同波長的太陽光/能，可大幅度地提高其 光電轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型的綜合特點(diǎn)是本實(shí)用新型涉及的光電轉(zhuǎn)換裝置具有很高的光吸收能力，很 高的光電轉(zhuǎn)換效率，且具有無鎘無毒等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型所涉及的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置的表面層表面和/或底面為平面或 非平坦結(jié)構(gòu)形狀，裝置表面層表面或覆有減反射膜層。該裝置表面層上無電極、表面層下至少設(shè)有緩沖層，含至少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙隙大于等于1.42eV的光吸收上區(qū)，含至少一 個(gè)P電極和/或集電柵、至少一個(gè)N電極和/或集電柵以及透明絕緣隔層的電隔區(qū)，含至少一 個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙隙大于等于0.67eV的光吸收下區(qū)，過渡層，P或N型區(qū)的集電柵和/或 電極。P-N結(jié)與P-N結(jié)之間還可采用透明材料，如透明高分子材料、ITO、 ZnO、 ZnS、 Sn02、 非晶硅等隔離。本實(shí)用新型所涉及的光電轉(zhuǎn)換裝置的減反射膜層的厚度為10 200納米。裝置的緩 沖層是單層或由同一種或不同材料的多層膜組成；其厚度為10 300納米，基材包括Sn02、Al、氧化鋅、硫化鋅中的一種或多種。裝置的光吸收上區(qū)或光吸收下區(qū)的厚度為10納米 20微米，P型區(qū)或N型區(qū)的寬度為10納米 100毫米；其基材包括鈉、鈣、鋯、鋅、鍺、銅、 硒、硫、第IIIA族、第VA族元素中的一種和/或多種元素組成的化合物/摻混物。本實(shí)用新型所涉及的光電轉(zhuǎn)換裝置的電隔區(qū)厚度為10納米 20微米其中，P電極 或N電極材料選自SrA、氧化鋅、氧化錫、Ni、 Al、銅中的一種或多種，透明絕緣隔層選自 透明高分子材料、ITO、 ZnO、 ZnS、 SrA、非晶硅、玻璃或它們的摻混物中的一種或多種。 所述的過渡層是單層或由同一種或不同材料的多層膜組成；其厚度為7 300納米，較佳為 10 200納米，基材包括Sn02、 Al、氧化鋅、硫化鋅中的一種或多種。所述的P或N型區(qū)的 集電柵或電極的厚度小于等于P型區(qū)或N型區(qū)的寬度；其材料選自Ni， Al，銅，銀中的一種 或多種。本實(shí)用新型所涉及的光電轉(zhuǎn)換裝置的表面層的基材包括透明高分子材料、ITO、 ZnO、 ZnS、 Sn02、非晶硅、玻璃或它們的摻混物中的一種或多種；其厚度為0. 1微米 10毫米， 較佳為0. 05微米 5毫米。按照本實(shí)用新型，所涉及的光電轉(zhuǎn)換裝置的電隔區(qū)和光吸收下區(qū)之間可進(jìn)而包括至 少一個(gè)含至少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙小于1.42eV但大于0.67eV的光吸收區(qū)，至少一個(gè)含至 少一個(gè)p電極、至少一個(gè)N電極和透明絕緣隔層的電隔區(qū)。在電隔區(qū)和光吸收下區(qū)之間設(shè)有 多于兩個(gè)光吸收區(qū)的情況下，上面的光吸收區(qū)的能帶隙須大于下面的光吸收區(qū)的能帶隙。


圖l是本實(shí)用新型所涉及的具有凹凸形狀結(jié)構(gòu)表面和兩個(gè)光吸收區(qū)的串聯(lián)式背電極 光電轉(zhuǎn)換裝置示意圖。圖2是本實(shí)用新型所涉及的具有凹凸形狀結(jié)構(gòu)表面和三個(gè)光吸收區(qū)的串聯(lián)式背電極 光電轉(zhuǎn)換裝置示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例包括光電轉(zhuǎn)換裝置的表面層(1)，緩沖 層(2)，含P-N結(jié)的光吸收上區(qū)(3)， P電極/集電柵(4)， N電極/集電柵(5)，透明絕緣隔層(6， 7a)，電隔區(qū)(7)，電隔區(qū)和光吸收下區(qū)之間光吸收區(qū)(7b)，光吸收下區(qū)(8)，過渡 層(9)， P型區(qū)的集電柵/電極(10)， N型區(qū)的集電柵/電極(11)，減反射膜層(12)， P型 區(qū)(P), N型區(qū)(N)， P型區(qū)的寬度(b)， N型區(qū)的寬度(c)。
實(shí)施例1
本實(shí)用新型實(shí)施例l(參照圖1):如圖1所示的實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的表面 層(1)的表面具有凹凸形狀結(jié)構(gòu)，該光電轉(zhuǎn)換裝置由表面層(1),緩沖層(2)，含P-N結(jié)的 光吸收上區(qū)(3)， P電極/集電柵(4)， N電極/集電柵(5)，透明絕緣隔層(6)，電隔區(qū)(7)， 光吸收下區(qū)(8)，過渡層(9)， P型區(qū)的集電柵/電極(10)， N型區(qū)的集電柵/電極(11)，減 反射膜層(12)組成。光吸收上區(qū)(3)和光吸收下區(qū)(8)含P型區(qū)(P)和N型區(qū)(N)。
太陽光(未圖示)從光電轉(zhuǎn)換裝置的減反射膜層(12)的表面射入，依次穿過光電轉(zhuǎn)換 裝置的表面層(1)，緩沖層(2)，進(jìn)入含P-N結(jié)的光吸收上區(qū)(3)，穿過光吸收上區(qū)(3)和 電隔區(qū)(7)的太陽光進(jìn)入含P-N結(jié)的光吸收下區(qū)(8)，被過渡層(9)反射重返入含P-N結(jié) 的光吸收下區(qū)(8),在電隔區(qū)(7)的P電極/集電柵(4)和N電極/集電柵(5)以及光吸收 下區(qū)(8) P型區(qū)的集電柵/電極(7)和N型區(qū)的集電柵/電極(5)協(xié)同作用下，光電轉(zhuǎn)換裝 置得以產(chǎn)生電能。 '
實(shí)施例2
本實(shí)用新型實(shí)施例2(參照圖2):如圖2所示的實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的表面 層(1)的表面具有凹凸形狀結(jié)構(gòu)，該光電轉(zhuǎn)換裝置由表面層(1)，緩沖層(2)，含P-N結(jié)的 光吸收上區(qū)(3)， P電極/集電柵(4)， N電極/集電柵(5),透明絕緣隔層(6， 7a)，電隔區(qū) (7)，電隔區(qū)和光吸收下區(qū)之間光吸收區(qū)(7b)，光吸收下區(qū)(8)，過渡層(9)， P型區(qū)的集 電柵/電極(10)， N型區(qū)的集電柵/電極(11)，減反射膜層(12)組成。光吸收上區(qū)(3)和 光吸收下區(qū)(8)含P型區(qū)(P)和N型區(qū)(N)。
太陽光(未圖示)從光電轉(zhuǎn)換裝置的減反射膜層(12)的表面射入，依次穿過光電轉(zhuǎn)換 裝置的表面層(1)，緩沖層(2)，進(jìn)入含P-N結(jié)的光吸收上區(qū)(3)，穿過光吸收上區(qū)(3)、 電隔區(qū)(7)和透明絕緣隔層(7a)的太陽光依次進(jìn)入電隔區(qū)(7)和光吸收下區(qū)(8)之間的 光吸收區(qū)(7b)和含P-N結(jié)的光吸收下區(qū)(8)，穿過光吸收下區(qū)(8)的太陽光被過渡層(9)反射重返入含P-N結(jié)的光吸收下區(qū)(8)。在電隔區(qū)(7)的P電極/集電柵(4)和N電極/集 電柵(5)以及光吸收下區(qū)(8)下的P型區(qū)的集電柵/電極(10)和N型區(qū)的集電柵/電極(11) 協(xié)同作用下，光電轉(zhuǎn)換裝置得以產(chǎn)生電能。其間，電隔區(qū)(7)的P電極/集電柵(4)和N電 極/集電柵(5)同時(shí)采集光吸收上區(qū)(3)和電隔區(qū)和光吸收下區(qū)之間的光吸收區(qū)(7b)的電 子電流。
權(quán)利要求1、一種串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，該裝置表面層表面和/或底面為平面或非平坦結(jié)構(gòu)形狀，裝置表面層表面或覆有減反射膜層，其特征在于該裝置表面層上無電極、表面層下至少設(shè)有緩沖層，含至少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙大于等于1.42eV的光吸收上區(qū)，含至少一個(gè)P電極和/或集電柵、至少一個(gè)N電極和/或集電柵以及透明絕緣隔層的電隔區(qū)，含至少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙大于等于0.67eV的光吸收下區(qū)，過渡層，P或N型區(qū)的集電柵和/或電極。
上無電極、表面層下至少設(shè)有:緩沖層，含至少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙大于等于1.42eV的光吸收上區(qū)，含至 少一個(gè)P電極和/或集電柵、至少一個(gè)N電極和/或集電柵以及透明絕緣隔層的電隔區(qū)，含至 少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙大于等于0.67eV的光吸收下區(qū)，過渡層，P或N型區(qū)的集電柵和/ 或電極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的減反 射膜層的厚度為10 200納米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的緩沖 層是單層或多層膜；其厚度為10 300納米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的光吸 收上區(qū)或光吸收下區(qū)的厚度為10納米 20微米，P型區(qū)或N型區(qū)的寬度為10納米 100毫 米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的電隔 區(qū)厚度為10納米 20微米。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的過渡 層是單層或多層膜；其厚度為10 200納米。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于；所述的P 或N型區(qū)的集電柵或電極的厚度小于等于P型區(qū)或N型區(qū)的寬度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的表面 層的厚度為0. 05微米 5毫米。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的 電隔區(qū)和光吸收下區(qū)之間進(jìn)而包括至少一個(gè)含至少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙小于1. 42eV但大于 0.67eV的光吸收區(qū)，至少一個(gè)含至少一個(gè)P電極、至少一個(gè)N電極和/或透明絕緣隔層的電 隔區(qū)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種串聯(lián)式背電極光電轉(zhuǎn)換裝置，該裝置表面層上無電極、表面層下至少設(shè)有緩沖層，含至少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙大于等于1.42eV的光吸收上區(qū)，含至少一個(gè)P電極和/或集電柵、至少一個(gè)N電極和/或集電柵以及透明絕緣隔層的電隔區(qū)，含至少一個(gè)P-N結(jié)的、能帶隙大于等于0.67eV的光吸收下區(qū)，過渡層，P或N型區(qū)的集電柵和/或電極。
文檔編號H01L31/06GK201138663SQ20072009819
公開日2008年10月22日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者劉文韜, 劉津平, 霞 高 申請人:霞 高