非串接式堆叠结构之太阳能电池及其制造方法

摘要

一种非串接式堆叠结构之太阳能电池，包含：由下而上依序叠接之一下电池单元、一透明绝缘层，及一上电池单元。该透明绝缘层披覆于该下电池单元顶面。该上电池单元具有一设置于透明绝缘层顶面之底电极条、一设置于底电极条与透明绝缘层顶面且为宽能隙之上光电部、一披覆于上光电部顶面之透明导电层，及一延伸于透明导电层顶面且与底电极条上下对齐之顶电极条。利用该透明绝缘层叠接于该上、下电池单元间，以避免知串接式叠接结构技术中光电流平衡不佳的问题，达到提高光电转换效率。

主权项

一种非串接式堆叠结构之太阳能电池，包含：一下电池单元，具有一导电材质制成之下电极层、一叠接于下电极层顶面且为窄能隙之下光电部，及一电连接于下光电部顶面并往周边延伸之上电极条；一透明绝缘层，披覆于该下光电部顶面与上电极条上方；及一上电池单元，具有一设置于透明绝缘层顶面并与上电极条上下对齐之底电极条、一设置于底电极条与透明绝缘层顶面且为宽能隙之上光电部、一披覆于上光电部顶面之透明导电层，及一延伸于透明导电层顶面且与底电极条上下对齐之顶电极条。依据申请专利范围第1项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该上光电部具有一叠设于该底电极条与透明绝缘层顶面之透明导电晶种层，及一叠设于透明导电晶种层顶面之奈米线层，该透明导电层是披覆于奈米线层顶面。依据申请专利范围第2项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该上光电部之透明导电晶种层是一层P型氮化镓、砷化镓或金属氧化物等P型材料。依据申请专利范围第3项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该奈米线层是以多数直立的氧化锌奈米线或其他N型材料奈米结构组成。依据申请专利范围第2项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该透明导电晶种层之材质是选自于铟锡氧化物、氧化锌镓、氧化铝锌及其他透明导电材质所组成的群体，且该上电池单元更具有一成形于奈米线层顶面之P型半导体层，该透明导电层是披覆于P型半导体层顶面。依据申请专利范围第5项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该奈米线层是以多数直立的氧化锌奈米线或其他N型材料奈米结构组成，而该P型半导体层是成形于该等奈米线顶端。依据申请专利范围第1项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该透明绝缘层是二氧化矽、玻璃或其他透明绝缘材料。依据申请专利范围第1项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该下电池单元之下电极层与上电极条及上电池单元之底电极条与顶电极条之材质是选自于银、铝及透明导电材质所组成的群体。依据申请专利范围第1项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该透明导电层之材质是选自于铟锡氧化物、氧化锌镓及氧化铝锌所或其他透明导电材料组成的群体。依据申请专利范围第1项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该下电池单元是接收一预定波长以上之光波并转换成电源，该上电池单元是接收一预定波长以下之光波并转换成电源。依据申请专利范围第10项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，上述之预定波长是500～800奈米。依据申请专利范围第1项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该透明导电层之顶面是蚀刻成粗糙表面。依据申请专利范围第12项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该上电池单元更具有一披覆于该透明导电层顶面之抗反射层。依据申请专利范围第13项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池，其中，该抗反射层是以二氧化矽或其他抗反射材料制成。一种非串接式堆叠结构之太阳能电池的制造方法，包含以下步骤：(A)于一窄能隙之下电池单元顶面披覆一透明绝缘层；(B)于透明绝缘层顶面披覆一底电极条；(C)于该透明绝缘层顶面与底电极条顶面沈积一层透明导电晶种层；(D)以水热法于透明导电晶种层顶面成长多数奈米线；(E)于奈米线上方沈积一透明导电层；及(F)于透明导电层顶面成形一顶电极条。依据申请专利范围第15项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池的制造方法，其中，于步骤A中是于下电池单元之顶面上沈积一层二氧化矽或一层旋转涂布玻璃或其他透明绝缘材料。依据申请专利范围第15项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池的制造方法，其中，于步骤C中是于该透明绝缘层顶面与底电极条顶面沈积一层P型氮化镓材质、砷化镓或金属氧化物等P型材质的透明导电晶种层。依据申请专利范围第15项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池的制造方法，其中，于步骤C中该透明导电晶种层之材质是铟锡氧化物、氧化锌镓或氧化铝锌等透明导电材质，且于步骤D中，于该等奈米线顶端更加沈积一层P型半导体层，于步骤E中，该透明导电层是沈积于P型半导体层顶面。依据申请专利范围第15项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池的制造方法，其中，于步骤D中，水热法之水溶液是以硝酸锌与环六次甲基四胺之调合溶液调配制作而成。依据申请专利范围第19项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池的制造方法，其中，于步骤D中之水热法的奈米线成长时间为10-240分钟，水溶液之温度保持于30-100℃。依据申请专利范围第15项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池的制造方法，其中，于步骤E，该透明导电层成形后，于其顶面蚀刻成粗糙表面。依据申请专利范围第15项所述之非串接式堆叠结构之太阳能电池的制造方法，其中，于步骤A前，是先形成该下电池单元，亦即先以导电材质形成一下电极层，再于下电极层顶面成形一下光电部，之后于下光电部顶面形成一上电极条，就形成下电池单元，该透明绝缘层就是沈积于上电极条与下光电部顶面。