硅基异质接面太阳能电池制造技术

本发明专利技术揭示一种硅基异质接面太阳能电池，其包含：一硅基PN接面结构、一第一透明导电膜、一第二透明导电膜、一第一电极，以及一第二电极。借由使用有机无机混合式透明导电膜，该硅基异质接面太阳能电池具有改善其电流特性及提升光电转换效率的特性，并可以简化工艺达到快速量产。

Si based heterojunction solar cells

The invention discloses a silicon based heterojunction solar cell, which comprises a silicon base PN junction structure, a first transparent conductive film, a second transparent conductive film, a first electrode and a second electrode. By using an organic inorganic composite transparent conductive film, the silicon based heterojunction solar cell has the characteristics of improving current characteristics and enhancing photoelectric conversion efficiency, and can simplify the process and achieve rapid mass production.

【技术实现步骤摘要】
硅基异质接面太阳能电池
本专利技术有关于一种硅基异质接面太阳能电池，特别有关于一种具有有机无机混合式透明导电膜的硅基异质接面太阳能电池。
技术介绍
目前由于国际能源短缺，而世界各国一直持续研发各种可行的替代能源，而其中又以太阳能发电的太阳电池最受到瞩目。目前，以硅晶做成的太阳能电池的转换效率，因其仅能吸收1.1电子伏特（eV）以上的太阳光能的限制、反射光造成的损失、材料对太阳光的吸收能力不足、载子在尚未被导出的前就被材料中的缺陷捕捉而失效，或是载子受到材料表面的悬浮键结捕捉产生复合等诸多因素，皆使其效率下降。因此，现在市售硅晶太阳能电池的转换效率仅约15％，即表示硅晶太阳能电池的高效率化其实还有相当大的空间。其中，太阳能电池高效率化的基本原理就是结合不同能隙的发电层材质，把它们做成叠层结构。参照美国公告专利第5,213,628号，标题为：光伏元件(Photovoltaicdevice)，其主要揭示一种结合不同能隙的太阳能电池，借借由加入非晶硅本质半导体，增加太阳能电池的载子寿命，减少电子电洞复合机率，提高光电流转换效率。参照美国公告专利第6,878,921号，标题为：光伏元件与其制作方法(Photovoltaicdeviceandmanufacturingmethodthereof)，其主要揭示一种硅基异质接面太阳能电池，使用铟锡氧化物(In2O3:SnO2，ITO)透明导电膜作为电流分散层，以提升其电流特性及提升光电转换效率的特性。参照美国公告专利第7,164,150号，标题为：光伏元件及其制作方法(Photovoltaicdeviceandmanufacturingmethodthereof)，其主要揭示一种太阳能电池的结构与制作方式。该电池配置一透明导电膜于背电极及光电转换层之间，以使入射光反射回光电转换层中进行再作用，借以改善电流特性并增加电池整体的光电转换效率。参照美国公告专利第7,601,558号，标题为：具有渐进氧含量的氧化锌透明电极(Transparentzincoxideelectrodehavingagradedoxygencontent)，其主要揭示一种太阳能电池的制作方式。其利用溅镀法沉积氧化锌透明导电膜，借由提高透明导电膜的厚度来提高面的纹理化，借以提升入射光的折射率，进而增加电池整体的光电转换效率。参照美国公告专利第8,513,044号，标题为：薄膜光伏转换元的制作方法(Methodforthemanufacturingofthinfilmphotovoltaicconverterdevice)，其主要揭示一种太阳能电池的结构与制作方式。其利用溅镀法沉积氧化锌透明导电膜，再利用氢氟酸稀释溶液或离子蚀刻法使透明导电膜形成纹理结构，借此增加入射光的行径长度，增加光吸收量，进而改善元件电池整体的光电转换效率。参照美国公告专利第US-7838403号，标题为：用于光伏元件光吸收薄膜的电喷雾量产(Spraypyrolysisforlarge-scaleproductionofchalcopyriteabsorberlayerinphotovoltaicdevices)，其主要揭示一种利用静电力来推动前驱物溶液，借此推动系统提高材料利用率并降低制造成本，进而改善薄膜均匀性。对于太阳电池所应用的透明导电膜而言，锡铟氧化物(ITO)一直是主流材料，然而铟矿稀少并且昂贵，并且，在氢电浆中抵抗力弱，因此未来势必要研发取代材料。然而，上述专利揭示的溅镀法所沉积的透明导电膜过于平坦，无法达到所需的粗糙度，形成纹理结构，因此必须额外再进行薄膜的蚀刻工艺，导致增加太阳能电池的制造成本。氧化锌为一具有潜力的材料，其具有资源丰富且成本低廉的优点，未经掺杂的氧化锌即具备一定水平的导电性与光穿透率，并且对氢电浆的耐抗性强，而掺杂的氧化锌更具有不亚于锡铟氧化物(ITO)的导电性与光穿透率。因此，有必要提出一种硅基异质接面太阳能电池能改善上述问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提出一种硅基异质接面太阳能电池，借由使用有机无机混合式材料形成具有粗糙纹理结构的透明导电膜，借此改善硅基异质接面电池整体的光电转换效率。为达到本专利技术的主要目的，本专利技术提供一种硅基异质接面太阳能电池，其包含：一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中该硅基PN接面结构是由一P型半导体层与一N型半导体层所组成，且该P型半导体层的能隙不同于该N型半导体层的能隙；一第一透明导电膜，设置位于该PN接面结构的两个相对表面的其中的一表面，其使用有机导电高分子材料混合无机纳米结构金属材料所形成；一第二透明导电膜，设置位于该PN接面结构且相对于该第一透明导电膜的另一表面，其使用有机导电高分子材料混合无机纳米金属材料所形成；一第一电极，设置于该第一透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；以及一第二电极，设置于该第二透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；其中，在该第一透明导电膜与该第二透明导电膜中，有机导电高分子材料与无机纳米金属材料的体积比例总和为100%，且无机纳米金属材料的体积比例系介于10%至30%之间。本专利技术借由有机无机混合式材料形成具有粗糙纹理结构的透明导电膜，其具有在工艺温度低于250℃达到高质量的透明导电膜，且表面具有良好的粗糙纹理结构，不需要再经过蚀刻程序即可为太阳能电池所使用，可以简化工艺达到快速量产。因此，本专利技术的功效，包含：1.提高透明导电膜的成膜速度，表面具有良好的粗糙纹理结构；2.增加光的吸收，并同时最到抗反射层的功能，提升输出电流密度，进而提高光电转换效率；3.提供商业化量产速度，降低量产制作成本。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明图1显示为本专利技术异质接面太阳能电池的第一实施例剖面示意图；图2显示为本专利技术异质接面太阳能电池的第二实施例剖面示意图；图3显示为本专利技术异质接面太阳能电池的第三实施例剖面示意图；以及图4显示为本专利技术异质接面太阳能电池的第四实施例剖面示意图。附图标记说明100硅基异质接面太阳能电池110基板111第一糙化表面112第二糙化表面120第一本质非晶硅层130P型半导体层140第二本质非晶硅层150N型半导体层160第一电极170第二电极180第一透明导电膜181无掺杂的透明导电膜182有掺杂的透明导电膜190第二透明导电膜。具体实施方式虽然本专利技术可表现为不同形式的实施例，但附图所示及于下文中说明为本专利技术可的较佳实施例，并请了解本文所揭示者考虑为本专利技术的一范例，且并非意图用以将本专利技术限制于附图及/或所描述的特定实施例中。现请参照图1，其显示为根据本专利技术的第一实施例中，所揭示的一种硅基异质接面太阳能电池100结构，其包含：一基板110；一半导体层130；一第一透明导电膜180；一第一电极160；一第二透明导电膜190；以及一第二电极170。该基板110选自P型半导性基板、N型半导性基板、P型硅基板以及N型硅基板之一。较佳地，该基板110选自N型半导性硅基单晶基板，但并不限于此，该基板110亦可以选自半导性III-V单晶基板。该半导体层130的导电性相对于该基板110的导电性。举例来说，若该基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，包含：一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中该硅基PN接面结构是由一P型半导体层与一N型半导体层所组成，且该P型半导体层的能隙不同于该N型半导体层的能隙；一第一透明导电膜，设置位于该PN接面结构的两个相对表面的其中之一表面，其使用有机导电高分子材料混合无机纳米结构金属材料所形成；一第二透明导电膜，设置位于该PN接面结构且相对于该第一透明导电膜的另一表面，其使用有机导电高分子材料混合无机纳米金属材料所形成；一第一电极，设置于该第一透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；以及一第二电极，设置于该第二透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；其中，在该第一透明导电膜与该第二透明导电膜中，有机导电高分子材料与无机纳米金属材料的体积比例总和为100%，且无机纳米金属材料的体积比例介于10%至30%之间。

【技术特征摘要】
1.一种硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，包含：一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中该硅基PN接面结构是由一P型半导体层与一N型半导体层所组成，且该P型半导体层的能隙不同于该N型半导体层的能隙；一第一透明导电膜，设置位于该PN接面结构的两个相对表面的其中之一表面，其使用有机导电高分子材料混合无机纳米结构金属材料所形成；一第二透明导电膜，设置位于该PN接面结构且相对于该第一透明导电膜的另一表面，其使用有机导电高分子材料混合无机纳米金属材料所形成；一第一电极，设置于该第一透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；以及一第二电极，设置于该第二透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；其中，在该第一透明导电膜与该第二透明导电膜中，有机导电高分子材料与无机纳米金属材料的体积比例总和为100%，且无机纳米金属材料的体积比例介于10%至30%之间。2.如权利要求1所述的硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，该第一透明导电膜与该第二透明导电膜的制作方式选自喷印法、网印法与滚印法之一。3.如权利要求1所述的硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，该第一透明导电膜与该第二透明导电膜的厚度介于50纳米至120纳米之间。4.如权利要求1所述的硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，该第一透明导电膜的表面粗糙度介于2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金隆，杨茹媛，苏盛隆，陈坤贤，
申请(专利权)人：盐城金合盛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32