CN201829508U - 一种太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用在太阳能发电领域的太阳能电池，包括依次排列的透明导电薄膜层、缓冲层、光吸收层，在所述的透明导电薄膜层和光吸收层之间的至少一个层间接触面上形成衍射光栅。本实用新型的太阳能电池通过改变入射光子在电池中的传播方向解决了目前太阳能电池领域存在的由于太阳光进入电池池体后只能沿小倾角的折射方向通过光吸收层而造成的光电转化效率低的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种太阳能电池。
背景技术
薄膜太阳能电池一般包括光吸收层、缓冲层、透明导电薄膜层，如专利号为200810187542所公开的太阳能电池元件，但是由于光的传播的特性，当太阳光进入电池池体后，只能沿小倾角的折射方向通过光吸收层，因此影响了光电转化效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够延长光子在电池池体中的有效传播路径从而提高铜铟镓硒薄膜太阳电池的光电转换效率的结构。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种太阳能电池，包括依次排列的透明导电薄膜层、缓冲层、光吸收层，在所述的透明导电薄膜层和光吸收层之间的至少一个层间接触面上形成衍射光栅。
优选的，所述的层间接触面为所述的透明导电薄膜层和缓冲层之间的接触面。
优选的，所述的层间接触面为所述缓冲层和光吸收层之间的接触面。
优选的，：所述的层间接触面包括所述的透明导电薄膜层和缓冲层之间的接触面和所述缓冲层和光吸收层之间的接触面，两个接触面上的光栅的透光率成对应关系。
更优选的，所述的衍射光栅为矩形波形态衍射光栅。再优选的，所述的矩形波形态衍射光栅的重复周期P在10纳米和2微米之间，而深度D在10纳米和1微米之间。进一步优选的，所述的矩形波形态衍射光栅的重复周期P为1005纳米±20％，而深度D为505纳米±20％。
更优选的，所述的衍射光栅为正弦波形态衍射光栅，再优选的，所述的正弦波形态衍射光栅的重复周期P在10纳米和2微米之间，而深度D在10纳米和1微米之间。进一步优选的，所述的正弦波形态衍射光栅的重复周期P为1005纳米±20％，而深度D为505纳米±20％。
本实用新型的有益效果如下：
与现有技术相比，本实用新型通过在太阳能电池的顶部设置光栅，且光栅由太阳能电池本身材料构成，光栅可产生衍射，使入射光子的传播方向发生改变(衍射光的倾角较大)，并延长光子在电池池体中的有效传播路径，从而有效降低光吸收层的厚度和提高太阳能电池的光电转化效率。本实用新型的这种结构可以应用在铜铟镓硒太阳能电池、硅电池，CdTe电池等各种太阳能电池，提高光电转换效率。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1的结构图；
图2为本实用新型的实施例2的结构图；
图3为本实用新型的实施例3的结构图；
图4为本实用新型的实施例4的结构图；
图5为本用新型新型的实施例的效果对比图。
1-反反射层，2-透明导电薄膜层，3-缓冲层，4-光吸收层，5-下电极层，6-基底。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进一步进行说明。
以下各实施例以铜铟镓硒太阳能电池为例说明。
实施例1
参见附图1，该实施例中太阳能电池包括依次排列的反反射层1、透明导电薄膜层2、缓冲层3(ZnS或CdS)、光吸收层4(CIGS)、下电极层5(Mo)、基底6，在透明导电薄膜层2和缓冲层3(ZnS或CdS)的接触面上形成矩形波形态衍射光栅，衍射光栅的重复周期P为1005纳米，而深度D为505纳米。
实施例2
参见附图2，该实施例中太阳能电池包括依次排列的反反射层1、透明导电薄膜层2、缓冲层3(ZnS或CdS)、光吸收层4(CIGS)、下电极层5(Mo)、基底6，在透明导电薄膜层2和缓冲层3(ZnS或CdS)的接触面上及缓冲层3(ZnS或CdS)和光吸收层4(CIGS)的接触面上形成矩形波形态衍射光栅，两个接触面上的衍射光栅的透光率相对应，衍射光栅的重复周期P为500纳米，而深度D为300纳米。
实施例3
参见附图3，该实施例中太阳能电池包括依次排列的反反射层1、透明导电薄膜层2、缓冲层3(ZnS或CdS)、光吸收层4(CIGS)、下电极层5(Mo)、基底6，在透明导电薄膜层2和缓冲层3(ZnS或CdS)的接触面上形成正弦波形态衍射光栅，衍射光栅的重复周期P为110纳米，而深度D为400纳米。
实施例4
参见附图4，该实施例中太阳能电池包括依次排列的反反射层1、透明导电薄膜层2、缓冲层3(ZnS或CdS)、光吸收层4(CIGS)、下电极层5(Mo)、基底6，在透明导电薄膜层2和缓冲层3(ZnS或CdS)的接触面上以及缓冲层3(ZnS或CdS)和光吸收层4(CIGS)的接触面上形成正弦波形态衍射光栅，两个接触面上的衍射光栅的透光率相对应，衍射光栅的重复周期P为700纳米，而深度D为400纳米。
参见附图5，是实施例3的太阳能电池和结构相同但是没有光栅的太阳能电池的使用效果对比图，其中横坐标为光吸收层4(CIGS)的厚度，纵坐标为光电转换效率，入射光为自然光(包含全波段的太阳光)，具体光栅使用效果：使用本发明光栅结构的铜铟镓硒太阳能电池在光吸收层为500纳米时就几乎可以饱和吸收；且在使用不同光吸收层厚度时，其光电转化率普遍比未使用本发明光栅结构的铜铟镓硒太阳能电池要高。此效果在薄光吸收层时尤为明显。
Claims (10)
1.一种太阳能电池，包括依次排列的透明导电薄膜层、缓冲层、光吸收层，其特征在于：在所述的透明导电薄膜层和光吸收层之间的至少一个层间接触面上形成衍射光栅。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述的层间接触面为所述的透明导电薄膜层和缓冲层之间的接触面。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述的层间接触面为所述缓冲层和光吸收层之间的接触面。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述的层间接触面包括所述的透明导电薄膜层和缓冲层之间的接触面和所述缓冲层和光吸收层之间的接触面，两个接触面上的光栅的透光率成对应关系。
5.根据权利要求1-4任一所述的太阳能电池，其特征在于：所述的衍射光栅为矩形波形态衍射光栅。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于：所述的矩形波形态衍射光栅的重复周期P在10纳米和2微米之间，而深度D在10纳米和1微米之间。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于：所述的矩形波形态衍射光栅的重复周期P为1005纳米±20％，而深度D为505纳米±20％。
8.根据权利请求1-4任一所述的太阳能电池，其特征在于：所述的衍射光栅为正弦波形态衍射光栅。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特在于：所述的正弦波形态衍射光栅的重复周期P在10纳米和2微米之间，而深度D在10纳米和1微米之间。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于：所述的正弦波形态衍射光栅的重复周期P为1005纳米±20％，而深度D为505纳米±20％。
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