[發(fā)明專利]基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110217023.4
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102263144A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 謝丹;馮婷婷;任天令;宋睿;田禾;李虓;吳德海;朱宏偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/072;H01L31/18;H01L51/42
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

1.基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池，其特征在于，包括單晶半導體襯底(1)，單晶半導體襯底(1)上面淀積隔離層(2)，單晶半導體襯底(1)背面淀積金屬背電極(3)，在隔離層(2)上開窗口形成有效結區(qū)，在結區(qū)中制備有仿生蛾眼陣列(4)，在隔離層(2)的窗口周圍淀積有金屬前電極(5)，在仿生蛾眼陣列(4)上制備有另一種半導體材料(6)。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池，其特征在于，所述的單晶半導體襯底(1)為硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)或氮化鎵(GaN)中的一種。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池，其特征在于，所述的隔離層(2)為SiO₂或Si₃N₄。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池，其特征在于，所述金屬背電極(3)采用濺射或電子束蒸發(fā)的鈦(Ti)/鈀(Pd)/金(Au)或鈦(Ti)/鈀(Pd)/銀(Ag)疊層結構，與單晶半導體襯底(1)形成歐姆接觸。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池，其特征在于，所述的仿生蛾眼陣列(4)是采用反應等離子體刻蝕(RIE)或電感耦合等離子體刻蝕(ICP)制備的圓柱、方柱或不規(guī)則柱形，陣列的排布是三角陣、方陣或不規(guī)則排列，圓柱的直徑為200nm-2μm，高度為100nm-10μm，間距為100nm-2μm。

6.根據(jù)權利要求1所述的基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池，其特征在于，所述金屬前電極(5)采用濺射或電子束蒸發(fā)的鈦(Ti)/金(Au)疊層結構，與半導體材料(6)形成歐姆接觸。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池，其特征在于，所述半導體材料(6)包括有機或無機的半導體材料，包括石墨烯(graphene)、碘化亞銅(CuI)、酞菁銅(CuPc)、聚3-己噻吩(P3HT)等和n型半導體襯底形成異質結的p型半導體材料，或富勒烯(C60)及其衍生物(PCBM)等與p型半導體襯底形成異質結的n型半導體材料。

8.基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

一、在單晶半導體襯底(1)上淀積氧化硅(SiO₂)或氮化硅(Si₃N₄)作為隔離層(2)；

二、在單晶半導體襯底(1)背面淀積金屬作為背電極(3)；

三、通過濕法腐蝕隔離層(2)形成窗口，露出單晶半導體襯底(1)表面，用于定義異質結面積和光照區(qū)域，在此區(qū)域中再通過光刻和干法刻蝕形成半導體仿生蛾眼陣列(4)；

四、采用剝離(lift-off)的方法在隔離層(2)的窗口周圍淀積金屬形成金屬前電極(5)；

五、通過蒸發(fā)、旋涂或轉移的方法在單晶半導體襯底(1)的仿生蛾眼陣列(4)上制備半導體材料(6)，并與金屬前電極(5)接觸，最終形成異質結太陽能電池。