[發明專利]一種二維硅基微納光子晶體太陽能電池

有效

• 申請號: 201410504341.2
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104241428A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 萬勇;劉培晨;韓文娟;賈明輝;孫蕾
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01L31/055
• 分類號: H01L31/055;H01L31/054
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 黃曉敏

1.一種二維硅基微納光子晶體太陽能電池，其特征在于主體結構包括前接觸層、前電極、二維硅基微納光子晶體太陽能電池結構、背電極和背接觸層；透明導電氧化物TCO材料制成前接觸層的下側面上設有周期性排列的前電極；前電極和背電極之間設有二維硅基微納光子晶體太陽能電池結構，二維硅基微納光子晶體太陽能電池結構的上層為n型硅半導體層，下層為p型硅半導體層，n型硅半導體層和p型硅半導體層形成PN結；背電極的底部設有背接觸層，背接觸層的材料與前接觸層的材料相同；鋁薄層結構的背電極設置在p型硅半導體層的慢光區域或禁帶區域，背電極或為單一的薄層，背電極的形狀與前電極的形狀相同，均為條形狀；入射光通過前接觸層照射在二維硅基微納光子晶體太陽能電池結構上，由于禁帶和慢光效應，二維硅基微納光子晶體太陽能電池結構具有很好的陷光作用，有效進行光電轉換，激發出載流子，而且慢光效應保證載流子流動的方向性和穩定性；前電極和背電極為光伏效應的載流子構成電路做準備，背接觸層對入射光增反，提高電池效率。

2.根據權利要求1所述二維硅基微納光子晶體太陽能電池，其特征在于所述n型硅半導體為帶有二維硅基帶有禁帶和慢光效應的納米光子晶體介質柱或空氣孔結構，包括禁帶區散射元、禁帶區散射元間隙、慢光區散射元和慢光區散射元間隙；相鄰的禁帶區散射元之間形成禁帶區散射元間隙；相鄰的慢光區散射元之間形成慢光區散射元間隙；散射元為圓弓形或橢圓形；n型硅半導體的空間排列為三角晶格或四方晶格結構；設n型硅半導體的晶格常數為a，參數b和c分別代表圓弓形或橢圓形散射元長軸和短軸的半徑，定義參數e＝1-c/b,e＝0-1，參數a、e根據禁帶和慢光的要求而變化；禁帶區由7行以上的禁帶區散射元和禁帶區散射元間隙組成，以便入射光或其分量不能向垂直方向傳播，具有很好的陷光作用；慢光區的慢光散射元和慢光區散射元間隙有多種變化，以實現高品質因數的微腔參數和獲得較高群折射率；禁帶區和慢光區結構高度相同，其厚度大于50μm，禁帶區和慢光區周期性交替排列；p型硅半導體為厚度大于50μm的單一半導體結構，p型硅半導體能與背電極構成平面。