[實用新型]一種摻雜量子點硅太陽電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320485625.2
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN203536448U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛黎明;周洪全
• 申請（專利權(quán)）人: 北京桑納斯太陽能電池有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/078
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光電半導(dǎo)體材料及太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種摻雜量子點硅太陽電池。

背景技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對能源的需求日益增加，而常規(guī)化石能源日益枯竭，取之不盡用之不竭的太陽能無疑是人類未來能源發(fā)展的首選。目前，對于照射到地球表面的太陽能的利用主要有兩種方式：光伏發(fā)電和光熱發(fā)電，發(fā)展更為成熟的是光伏發(fā)電。通過光生伏特效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)化為電能的器件就是太陽電池。目前，在所有太陽電池中，以硅為基底太陽電池是目前轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)最為成熟的光伏器件，硅太陽電池占目前世界官方市場的90%以上。盡管硅太陽電池具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，但離理論值還有一定的差距，因此，如何進(jìn)一步提高硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低成本是各國研究機(jī)構(gòu)和光伏企業(yè)的研究重點。

硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率受到光吸收、載流子輸運、載流子收集等因素的限制，影響硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率的原因主要來自兩個方面：(1)光學(xué)損失，包括電池前表面反射損失、接觸柵線的陰影損失以及長波段的非吸收損失。(2)電學(xué)損失，它包括半導(dǎo)體表面及體內(nèi)的光生載流子復(fù)合、半導(dǎo)體和金屬柵線的接觸電阻，以及金屬和半導(dǎo)體的接觸電阻等的損失。這其中最關(guān)鍵的是提高晶硅電池的太陽光吸收效率。晶體硅的帶隙為1.12eV，主要吸收600-1000nm的太陽光，而低于600nm和高于1000nm的太陽光沒有得到吸收，這樣就限制了硅電池的轉(zhuǎn)換效率的提高。提高硅電池轉(zhuǎn)換效率的方法主要有光陷阱結(jié)構(gòu)、添加減反射膜、設(shè)置鈍化層、增加背場和改善襯底材料等方法。

半導(dǎo)體量子點(QDs)具有吸收范圍寬，吸收系數(shù)高的特點，因而它能夠作為良好的光吸收劑。而對半導(dǎo)體量子點進(jìn)行金屬離子的摻雜能夠進(jìn)一步地提高材料的光吸收范圍，降低電子空穴對的復(fù)合。因此，將摻雜的半導(dǎo)體量子點與晶體硅材料結(jié)合起來，形成一種全新的摻雜量子點硅太陽電池，將是提高現(xiàn)有晶硅電池轉(zhuǎn)換效率的一個簡便易行的方法。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率的摻雜量子點硅太陽電池。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型一種摻雜量子點硅太陽電池，從下至上依次包括：金屬鋁背電極、P型晶硅層、N型晶硅層、P型摻雜量子點層、N型摻雜量子點層、減反射涂層、梳狀電極；其中，在P型晶硅層與N型晶硅層之間、P型摻雜量子點層與N型摻雜量子點層之間均形成PN結(jié)。

進(jìn)一步，所述P型晶硅層、N型晶硅層中的晶體硅為單晶硅、多晶硅、非晶硅或微晶硅。

進(jìn)一步，所述P型摻雜量子點層為銅摻雜硫化鉛、汞摻雜硫化鉛、銅摻雜硫化鎘或鎂摻雜硫化鎘的納米顆粒層。

進(jìn)一步，所述N型摻雜量子點層為錳摻雜硫化鎘、磷摻雜硫化鎘、銦摻雜硫化鎘或銅摻雜砷化銦的納米顆粒層。

進(jìn)一步，所述梳狀電極設(shè)置在減反射涂層上。

本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，具有較強(qiáng)的可操作性，而且成本較低，適用于商業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面，參考附圖，對本實用新型進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本實用新型全面和完整，并將本實用新型的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。

為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下”“左”“右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位（旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位），這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。

如圖1所示，本實用新型一種摻雜量子點硅太陽電池，其結(jié)構(gòu)為：底層是金屬鋁背電極1，背電極之上為P型晶硅層2，再之上為N型晶硅層3，在N型晶硅層3之上為P型摻雜量子點層4，再之上為N型摻雜量子點層5，N摻雜量子點層5之上為減反射涂層6，減反射涂層6上設(shè)有梳狀電極7。其中，在P型晶硅層與N型晶硅層之間、P型摻雜量子點層與N型摻雜量子點層之間均形成了PN結(jié)。