[發明專利]一種具有雙面異質結結構的太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201310025860.6
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103077993A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 廖廣蘭;史鐵林;譚先華;盛文軍;孫博;江婷
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L31/072
• 分類號: H01L31/072;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明涉及微納加工領域，更具體地，涉及一種具有異質結結構的太陽能電池及這種異質結結構的制備方法。

背景技術

自上世界80年代第一塊太陽能電池制備成功以來，太陽能電池技術迅猛發展，如今太陽能電池已被廣泛應用。太陽能電池發電的能量來源于太陽能，不會消耗自然界其他能源，也不會排放二氧化碳等污染物，不會對生態環境造成破壞，是清潔的能源方式。

太陽能電池發電的原理是：太陽照在半導體異質結上，形成新的空穴-電子對，當外部電路接通以后，在異質結電場作用下，由光照產生的空穴、電子發生定向移動，從而形成電流。太陽能電池的發電效率跟異質結的面積和對太陽光的吸收率有關。因此增加異質結的面積和太陽光的吸收率可以提高太陽能電池的發電效率。此外，由于太陽能電池所使用的環鏡都在室外，所處環境比較惡劣，太陽能電池表面沉積的污染物對發電效率也會造成極大地影響。如果太陽能電池表面疏水，雨水會沖洗掉表面的污染物，污水也不會殘留在表面，即具有較好的自清潔能力，因此也能提高太陽能電池的發電效率。

目前一種增加異質結的面積的方式是在異質結結構上生長納米線，納米線可以大幅度增加表面積，并且具有較好的疏水特性，因此可以顯著提高異質結太陽能電池的發電效率。納米線的主要制備方法有生長和濕法刻蝕，生長可以是在氣氛環境下也可以在溶液中，濕法刻蝕是在刻蝕溶液中進行的。當納米線與微米結構相結合時，更會表現出更優異的性能。

現有的異質結太陽能電池中，其異質結結構通常是表面為平面或者在表面生長納米線的結構，存在表面面積不夠大，疏水性不夠好，自清潔能力不強等缺陷，阻礙了太陽能電池效率的提高。

發明內容

針對上述技術缺陷，本發明的目的之一在于提供一種具有雙面異質結結構的太陽能電池，其異質結是通過在微米管管壁內外表面雙面生長納米線形成，從而可極大地增加表面積，帶來很好的光吸收特性和疏水特性，具有良好的自清潔能力，并能夠大幅度提高發電效率。

實現本發明的該第一目的的一種具有雙面異質結結構的太陽能電池，其特征在于，所述雙面異質結結構包括：基底，生長或刻蝕在該基底上的微米管，其特征在于，所述微米管的內管壁和外管壁表面均生長或刻蝕有納米線。

作為進一步的改進，所述微米管的管體頂部端面也生長或刻蝕有納米線。

作為進一步的改進，所述納米線材料為硅、二氧化鈦、氮化硅或氧化鋅。

作為進一步的改進，所述納米線材料與基底或微米管的材料不同或相同。

作為進一步的改進，所述納米線的直徑優選可以為30nm～500nm。

作為進一步的改進，所述微米管呈陣列布置在基底上。

本發明的目的之二在于提供一種具有雙面異質結結構的太陽能電池的制備方法，其包括制備雙面異質結結構的步驟，該步驟具體為：

制作基底；

在基底上生長或刻蝕微米管陣列；

在上述微米管的內管壁和外管壁表面均生長或刻蝕納米線。

作為進一步的改進，在所述微米管的管體頂部端面也生長或刻蝕納米線。

作為進一步的改進，可以對納米線進行參雜處理。

本發明的雙面異質結基底的材料可以為硅，例如單晶硅、多晶硅和硅材料的薄膜。

本發明的雙面異質結的微米管的材料可以為硅，是通過刻蝕或者生長的方法在基底上得到的，微米管的外部直徑優選可以為2～30μm。

本發明的雙面異質結的微米管管壁上的納米線是生長或者刻蝕出來的，生長的環境為氣體或者溶液，刻蝕的環境為刻蝕溶液。微米管管壁的內側和外側均生長有納米線，納米線的直徑優選可以為30nm～500nm。

本發明的雙面異質結太陽能電池的納米線所用的材料可以跟微米管和基底材料相同，也可以不同，例如可以是硅材料，也可以是其他材料，如二氧化鈦、氮化硅、氧化鋅等。

本發明的異質結結構通過在基地表面上布置微米管柱，再在微米柱的側壁和頂部上生長納米線，則太陽能電池的表面積將會大幅度增加，進一步地，在基底上布置有微米管，再在微米管的內外側都生長納米線，則表面積比微米柱上生長納米線增大將近一倍。與現有技術相比，本發明的太陽能電池表面積會極大的增大，光吸收率和疏水特性也得到提高，從而能夠較大地提高太陽能電池效率。

附圖說明

圖1為本發明實施例的一種雙面異質結太陽能電池示意圖；

圖2為本發明實施例一所制得的異質結結構示意圖；

圖3為本發明實施例二所制得的異質結結構示意圖；

圖中：1-納米線，2-微米管，3-基底。