[發明專利]一種光伏器件及太陽能電池

有效

• 申請號: 201210095940.4
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102646745A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 潘鋒;梁軍;周航
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01L31/06
• 分類號: H01L31/06;H01L31/0216;H01L31/0224;H01G9/20
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 羅瑤

技術領域

本發明涉及光電轉換材料領域，特別是涉及一種光伏器件以及含有該光伏器件的太陽能電池。

背景技術

人類進入二十一世紀，環境污染和能源短缺已愈來愈制約著社會的可持續發展。太陽能等可再生能源技術代表了清潔能源的發展方向，作為最具可持續發展理想特征的太陽能光伏發電將進入人類能源結構并成為基礎能源的重要組成部分。我國也已經將其作為構建和諧可持續發展的新型社會的重要基礎條件列入國家中長期科技發展規劃中。從廣泛的意義講，地球上的能源歸根結底都來自于太陽。除核能和地熱能等可以認為是在地球形成過程中儲存下來的能量以外，其它所有能源都源于太陽發生的熱核反應所釋放的巨大能量，包括可再生能源和化石能源。太陽發射出的總輻射能量大約為3.75×10²⁶W，考慮到地球大氣層的反射和吸收之后，一年中地球表面所接受的太陽能高達1.05×10¹⁸KWh，大約是本世紀初全球初級能源消耗總量的一萬倍。太陽給人類帶來了光明，也給人類帶來了取之不盡、用之不竭的自然能源，使我們看到未來的希望。

提高太陽能電池的效率，必須從以下四個方面尋求突破：1)實現太陽能電池對太陽光全光譜的吸收，即陷光效應；2)增強光子轉換成電子的效率，即光電效應；3)改善光生載流子的運輸和提高電極采集的能力，即光伏效應；4)增加光伏電壓，亦即光伏效應。目前的研究中，低維材料復合界面結構在太陽能電池中的應用及對光吸收的影響方面開始受到關注，主要研究在以下幾方面：

(1)本發明的發明人之一制備了非金屬納米線(硅納米線)，應用于硅基薄膜電池獲得陷光效果^[1]；

(2)Vassilios利用金屬納米球構成陷光結構^[2]；

(3)Daniel?Inns利用非金屬微球(硅納微球)作為電池光反射結構實現陷光結構^[3]；

(4)HarryA.Atwater通過模擬計算金屬納米球與太陽電池的接觸，可以實現三重效果，a)在電池表面構成陷光結構；b)在半導體層與透明電極界面構成陷光結構；c)在吸光區與背電極界面構成表面等離子激元結構實現陷光功能^[4]；

(5)本發明的發明人之一在電池背面通過銅納米線與碲化鎘電池背接觸，通過退火重摻，獲得隧道結結構，提高了電池性能[5]。

但是，通過可控的低維材料與電池的復合界面工程，系統突破如上所述的陷光效應、光電效應和光伏效應在太陽能電池中的應用及對光吸收的影響尚未有相關的研究報道。

參考文獻

[1]Hang?Zhou，Alan?Colli，Arman?Ahnood，Yang?Yang，Nalin?Rupesinghe，Tim?Butler，Ibraheem?Haneef，Pritesh?Hiralal，Arokia?Nathan，Gehan?A.J.Amaratunga，Arrays?of?Parallel?Connected?Coaxial?Multiwall-Carbon-Nanotube-Amorphous-Silicon?Solar?Cells，Adv.Mater.，21，3919-3923，2009.

[2]Vassilios?Yannopapas，Nikolay?V.Vitanov，Ultra-subwavelength?focusing?of?light?by?a?monolayer?of?metallic?nanoshells?with?an?adsorbed?defect，phys.stat.sol.(RRL)2，287-289，2008.

[3]Daniel?Inns，Lei?Shi，Armin?G.Aberle，Silica?Nanospheres?as?Back?Surface?Reflectors?for?Crystalline?Silicon?Thin-film?Solar?Cells，Prog.Photovolt：Res.Appl.，16，187-194，2008.

[4]Harry?A.Atwater，Albert?Polman，“Plasmonics?for?improved?photovoltaic?devices”Nature?Material，9，205-213，2010.