本發(fā)明涉及一種硅基高效太陽能電池，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

晶體硅太陽能電池因低廉的成本，成熟的制造工藝，未來一二十年仍是太陽能電池的主流產(chǎn)品。由于帶隙原因，晶硅太陽電池只能吸收波長小于1.1μm太陽光，大部分長波長的光都會被浪費掉。

目前常規(guī)單晶硅電池量產(chǎn)效率普遍在20％-21％左右，電池的最高轉(zhuǎn)換效率受到制約。但對于疊層電池來說，分段吸收太陽光，可以充分的利用太陽光。疊層電池可以看做串聯(lián)在一起的電池，開路電壓會明顯提升，短路電流小于或等于疊層電池中子電池的最小電流。疊層電池通過提升電池的開路電壓來提升太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種硅基高效太陽能電池，可大大提升硅基太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種硅基高效太陽能電池，包括單晶硅p型電池、鍵合層和gainp薄膜電池，所述gainp薄膜電池通過鍵合層鍵合到單晶硅p型電池的正面；

采用gaas或ge作為支撐基底，通過mocvd或mbe生長與gaas晶格匹配的gainp薄膜電池，鍵合到單晶硅p型電池上，剝離生長的gainp薄膜電池，即得所述硅基高效太陽能電池。

作為改進，所述單晶硅p型電池包括下電極、鋁背場、p型層、n+層和鈍化膜；

所述下電極設(shè)置在鋁背場上，鋁背場位于p型層的背面，所述n+層位于p型層的正面，所述鈍化膜位于n+層表面。

作為改進，所述鍵合層采用點陣au/au鍵合。

進一步改進，所述鍵合層上開有若干圓形或方形空隙，所述空隙內(nèi)填充有eva。

作為改進，所述gainp薄膜電池包括隧道結(jié)、gainp子電池和上電極；

所述隧道結(jié)位于鍵合層和gainp子電池之間，所述上電極位于gainp子電池上表面；

所述gainp子電池包括algainp背場、gainp基區(qū)、gainp發(fā)射區(qū)和alinp窗口層，所述algainp背場、gainp基區(qū)、gainp發(fā)射區(qū)和alinp窗口層從下至上依次布置。

作為改進，采用n型gaas襯底或ge襯底作為支撐基底，依次生長300-500nmgaas緩沖層、10-15nm的alas犧牲層、300-500nmgaas歐姆接觸層、700-2500nm的所述gainp子電池、及10-30nm的隧道結(jié)。

作為改進，采用325μmgaas-n型襯底作為支撐基底。

作為改進，所述gaas歐姆接觸層采用n型gaas歐姆接觸層，n型摻雜元素為si，摻雜濃度為5e18cm^-3；

所述alinp窗口層的厚度為20-100nm，n型摻雜元素為si；

所述gainp發(fā)射區(qū)厚度為50-350nm，n型摻雜元素為si。

作為改進，所述gainp基區(qū)厚度為350-1500nm，p型摻雜元素為zn；

所述algainp背場厚度為50-200nm，p型摻雜元素為zn。

作為改進，所述隧道結(jié)采用寬帶隙材料，帶隙選擇范圍為1.45-2.0ev，選用材料為gainp或algaas，n型摻雜為si/te共摻，濃度2e19cm^-3，p型摻雜為c摻雜，濃度1e20cm^-3。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1)常規(guī)晶硅電池只能吸收波長小于1.1μm的光，大部分長波長的光被浪費，從而轉(zhuǎn)換效率較低，而通過點陣鍵合技術(shù)和隧道結(jié)技術(shù)可以實現(xiàn)多層電池的串聯(lián)，從而通過提升電池開路電壓來提升整個疊層電池的轉(zhuǎn)換效率；且采用si作為硅基電池的支撐基底大大提升了電池的機械性能。

2)本發(fā)明通過將疊層電池鍵合到單晶硅p型電池正面，然后把襯底剝離下來，gainp子電池吸收波長范圍為小于680nm的光，單晶硅子電池吸收680nm-1100nm的光，兩者配合有效實現(xiàn)了太陽光譜的充分利用。

3)單晶硅子電池和gainp子電池通過隧道結(jié)串聯(lián)在一起(如果沒有隧道結(jié)子電池之間會形成反型層)；通過點陣鍵合層將子電池鍵合在一起(點陣鍵合主要因為金金鍵合層不透光，影響硅子電池光的吸收)，實現(xiàn)硅基高效太陽能電池。

4)本發(fā)明的太陽能電池實現(xiàn)了太陽光的分段吸收，可以有效的提升硅基太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中一種鍵合層圖形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中另一種鍵合層圖形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明疊層薄膜電池部分的結(jié)構(gòu)示意圖(不包括上電極)；

圖中：1、下電極，2、鋁背場，3、p型層，4、n+層，5、鈍化膜，6、鍵合層，7、eva，8、隧道結(jié)，9、algainp背場，10、gainp基區(qū)，11、gainp發(fā)射區(qū)，12、alinp窗口層，13、上電極，14、gaas歐姆接觸層，15、alas犧牲層，16、gaas緩沖層，17、gaas襯底。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面通過附圖中及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。但是應(yīng)該理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的范圍。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同，本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。

如圖1、圖4所示，一種硅基高效太陽能電池，包括單晶硅p型電池、鍵合層6和gainp薄膜電池，所述gainp薄膜電池通過鍵合層6鍵合到單晶硅p型電池的正面，鍵合可以很好的將薄膜電池和單晶硅p型電池粘接在一起，還可以起到電流傳輸作用；

采用gaas或ge作為支撐基底，通過mocvd或mbe生長與gaas晶格匹配的gainp薄膜電池，鍵合到單晶硅p型電池上，剝離生長的gainp薄膜電池，即得所述硅基高效太陽能電池。

作為實施例的改進，所述單晶硅p型電池包括下電極1、鋁背場2、p型層3、n+層4和鈍化膜5；

所述下電極1設(shè)置在鋁背場2上，鋁背場2位于p型層3的背面，所述n+層4位于p型層3的正面，所述鈍化膜5位于n+層4表面。

作為實施例的改進，所述鍵合層6采用點陣au/au鍵合。

進一步的，如圖2、圖3所示，所述鍵合層6上開有若干圓形或方形空隙，所述空隙內(nèi)填充有eva7。所述鍵合層6可以有很多選擇組合，au/au鍵合是最優(yōu)的鍵合方式。鍵合層6需解決兩個問題：薄膜電池的p型歐姆接觸問題和單晶硅電池的p型歐姆接觸問題，良好的導(dǎo)電能力；還要保證良好的透光性。au具有良好的電學(xué)特性，但是不透光，這里鍵合層6需要特殊處理，使其光傳遞下來，供單晶硅吸收，考慮到粘合的穩(wěn)定性，鍵合層間隙之間加入eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)材料，保證薄膜的穩(wěn)定性。另外，絲網(wǎng)印刷的鈍化膜5的圖形與薄膜鍵合層面的圖形一致。

作為實施例的改進，所述gainp薄膜電池包括隧道結(jié)8、gainp子電池和上電極13，隧道結(jié)8可以實現(xiàn)單晶硅和薄膜電池之間電流的傳輸；

所述隧道結(jié)8位于鍵合層6和gainp子電池之間，上電極13位于gainp子電池上表面；

所述gainp子電池包括algainp背場9、gainp基區(qū)10、gainp發(fā)射區(qū)11和alinp窗口層12，所述algainp背場9、gainp基區(qū)10、gainp發(fā)射區(qū)11和alinp窗口層12從下至上依次布置。

作為實施例的改進，采用n型gaas襯底17或ge襯底作為支撐基底，因為ge-n型襯底生長gaas或者gainp材料存在反向疇問題(ge是金剛石結(jié)構(gòu)，gaas和gainp為閃鋅礦結(jié)構(gòu))，優(yōu)選采用325μmgaas-n型襯底作為支撐基底；

在支撐基底上依次生長300-500nmgaas緩沖層16、10-15nm的alas犧牲層15、300-500nmgaas歐姆接觸層14、700-2500nm的所述gainp子電池、及10-30nm的隧道結(jié)8。

其中，gaas緩沖層16為后續(xù)材料生長提供良好的界面，過濾位錯；alas犧牲層15的厚度優(yōu)選為10nm，根據(jù)溶液的選擇性腐蝕，可以剝離上面的薄膜；gaas歐姆接觸層14采用n型gaas歐姆接觸層，厚度優(yōu)選為360nm，由于gaas-n型摻雜很容易做的很高，故一般選為歐姆接觸層，n型摻雜元素為si，摻雜濃度5e18cm^-3。

所述鋁銦磷(alinp)窗口層的厚度為20-100nm，n型摻雜元素為si，主要是降低界面復(fù)合；

所述gainp發(fā)射區(qū)11的厚度為50-350nm，n型摻雜元素為si；

所述gainp基區(qū)10的厚度為350-1500nm，p型摻雜元素為zn；

所述鋁鎵銦磷(algainp)背場的厚度為50-200nm，p型摻雜元素為zn。

作為實施例的進一步改進，所述隧道結(jié)8采用寬帶隙材料，帶隙選擇范圍為1.45-2.0ev，且需要考慮晶格匹配問題，材料優(yōu)選為gainp或鋁鎵砷(algaas)，n型摻雜為si/te共摻，濃度為2e19cm^-3，p型摻雜為c摻雜，濃度為1e20cm^-3。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。