[發明專利]介孔ZnO組裝半導體量子點/非晶硅多帶隙疊層太陽能電池

無效

• 申請號: 201010215793.0
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN101872794A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 沈悅;吳貴芝;顧峰;李琳瑜;劉秀勇
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/0392;H01L31/0224
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種介孔ZnO組裝半導體量子點/非晶硅多帶隙疊層太陽能電池，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

隨著全球經濟一體化的快速發展，能源問題越來越受到各國政府和能源產業的高度重視。能源問題關系到全球的可持續發展，成為制約社會發展的關鍵因素。隨著石油、煤炭以及天然氣等化石資源面臨枯竭，太陽能等可再生能源越來越受到人們的關心和重視。太陽能作為一種純凈的可再生能源，具有其它能源所不可比擬的優勢：與化石燃料相比，太陽能取之不盡、用之不竭；與核能相比，太陽能更安全，不會污染環境和引起溫室效應；與水能、風能相比，太陽能完全不受地理條件的限制，更利于大規模應用。

太陽能發電是將太陽能轉換為電能的高端技術，它的發展歷經單晶硅電池、多晶硅電池與非晶硅薄膜電池等階段。多帶隙非晶硅薄膜太陽能電池，在太陽能電池研制上的已經取得了很多新突破和新成果，它較之單晶硅太陽能電池，有著許多自身顯著的特點。首先是生產成本低，原材料價格低，制造環境相對寬松；其次是制備得到的電池很薄，使用的硅材料較少；同時還可以使用柔性基板，它改變了以往太陽能電池的物體形態，由于其自身的柔性，使它可以連接到其它柔性物如塑料、紡織物以及剛性物如金屬、建筑等靜止或移動的物體上面。

由于非晶硅禁帶寬度的限制，使得一部分低于禁帶寬度能量的光從非晶硅太陽能電池中透過而不能被有效的吸收利用，這就白白浪費了很多太陽光的能量，將會降低電池的光電轉換效率。通過與吸收偏向長波的低能太陽光的組裝半導體量子點的介孔ZnO太陽能電池形成疊層結構，可以拓寬太陽能電池的吸收范圍，充分利用太陽光的能量，從而提高電池的光電轉化效率。另外該疊層太陽能電池制作工藝簡單、價格低、有利于大規模生產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服電池光電轉換效率不高的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種介孔ZnO組裝半導體量子點/非晶硅多帶隙太陽能電池的疊層結構，其特征在于，包括：一位于頂部吸收偏向短波的高能太陽光的多帶隙非晶硅太陽能電池；一位于底部吸收偏向長波的低能太陽光的組裝半導體量子點的介孔ZnO太陽能電池；

所述的非晶硅太陽能電池包括最外層的透明襯底，次外層的透明導電氧化物層，以及里層的非晶硅半導體層組成；

所述的組裝半導體量子點的介孔ZnO太陽能電池依次包括緩沖層，組裝半導體量子點的介孔ZnO層，電解質以及催化劑層和最外層的透明襯底。

所述的透明襯底101、204為導電玻璃基板，所述的透明導電氧化物層為摻氟氧化錫，所述的非晶硅半導體層103-105分別為P型、I型、N型非晶硅薄膜；所述的緩沖層為透明導電薄膜，可選自氧化鋅摻鋁，或薄膜金，起到傳輸載流子的作用，所述的組裝半導體量子點的介孔ZnO層201為組裝了CdSe或CdTe量子點的ZnO層，所述的電解質202為I^-/I₃^-電解質，所述的催化劑層為鉑金催化劑，該催化劑真空磁控濺射于導電玻璃基板204上。

本發明還提供了一種介孔ZnO組裝半導體量子點/非晶硅多帶隙太陽能電池的疊層結構，其特征在于，包括：一位于頂部吸收偏向短波的高能太陽光的多帶隙非晶硅太陽能電池；一位于底部吸收偏向長波的低能太陽光的組裝半導體量子點的介孔ZnO太陽能電池；

所述的非晶硅太陽能電池包括最外層的透明襯底，次外層的透明導電氧化物層，以及里層的非晶硅半導體層組成；

所述的組裝半導體量子點的介孔ZnO太陽能電池依次包括緩沖層，組裝半導體量子點的介孔ZnO層以及催化劑層。

所述的透明襯底為導電玻璃基板，所述的透明導電氧化物層為摻氟氧化錫，所述的非晶硅半導體層103-105分別為P型、I型、N型非晶硅薄膜；所述的緩沖層為透明導電薄膜，可選氧化鋅摻鋁，起到陷光、減小光致衰退、傳輸載流子，從而提高電池穩定性的作用；所述的組裝半導體量子點的介孔ZnO層201為組裝了CdSe或CdTe量子點的ZnO層，起到吸收偏向長波的低能太陽光的作用、傳輸載流子的作用；所述的催化劑層203為通過真空磁控濺射的鉑金催化劑，作為背反電極。

通過上述技術手段，本發明的一種介孔ZnO組裝半導體量子點/非晶硅多帶隙太陽能電池的疊層結構能達到以下效果：

(1)、可以實現組裝半導體量子介孔ZnO太陽能電池來吸收近紅外光；

(2)、所設計的疊層太陽能電池具有制作工藝簡單，價格低廉的特點；

(3)、可最大程度的提高太陽光能的利用，降低光能損失，提高轉換效率。