[發明專利]一種太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201410727562.6
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104465874A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 李延釗;喬勇;王龍;盧永春
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/074;H01L31/032
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，特別涉及一種太陽能電池及其制備方法。

背景技術

能源問題一直是影響人類生存和發展的熱點問題。長期以來，太陽能作為一種新型綠色能源受到廣泛重視，人們不斷加大對各種太陽能電池如晶體硅太陽能電池、非晶硅薄膜太陽電池、染料敏化太陽電池和有機太陽電池，以及以銅銦鎵硒等新型材料為基礎的薄膜太陽能電池的開發力度。目前，占據市場的主導地位的、以多晶硅為材料的第一代太陽能電池的電能轉化效率很低，僅約15％。因此，如何提供一種電能轉化效率高的太陽能電池，是本領域技術人員亟需解決的技術問題之一。

發明內容

本發明提供了一種太陽能電池及其制備方法，通過該太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池的電能轉化效率較高。

為達到上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

在襯底上形成第一電極層；

在第一電極層上形成n型半導體薄膜；

在n型半導體薄膜上形成鍺薄膜，利用功能化元素對鍺薄膜進行拓撲化處理，以獲得具有拓撲半導體特性的p型半導體薄膜，所述n型半導體薄膜與具有拓撲半導體特性的p型半導體薄膜配合形成p-n結；

在p型半導體薄膜上形成第二電極層。

通過上述太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池中，n型半導體薄膜和具有拓撲半導體特性的p型半導體薄膜形成同質p-n結或異質p-n結，光子被半導體材料吸收形成光生載流子(空穴和電子)，空穴和電子在p-n結內建電場作用下向相反方向移動富集，一旦接通電路，便有電流形成，即實現太陽能電池功能。由于拓撲半導體其邊緣電阻率理論值可以達到零，所以，具有拓撲半導體特性的p型半導體薄膜在載流子輸運過程中，由于電阻效應而形成的熱損失為零，從而理論上能夠實現高效率的太陽能電池，即太陽能電池的電能轉化效率較高。

因此，通過上述太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池的電能轉化效率較高。

優選地，所述形成鍺薄膜，具體為：

采用原子層沉積工藝形成鍺薄膜；或者，

采用化學氣相沉積工藝形成鍺薄膜；或者，

采用機械剝離轉移工藝形成鍺薄膜；或者，

采用磁控濺射工藝形成鍺薄膜；或者，

采用脈沖激光沉積工藝形成鍺薄膜。

優選地，所述功能化元素為氟元素、氯元素、溴元素或碘元素。

優選地，所述利用功能化元素對鍺薄膜進行拓撲化處理，以獲得具有拓撲半導體特性的p型半導體薄膜，具體包括：利用氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素對鍺薄膜進行鹵化，以獲得鹵化鍺薄膜。

優選地，所述對鍺薄膜進行鹵化，具體為：

采用氣相方法對鍺薄膜進行鹵化；或者，

采用液相方法對鍺薄膜進行鹵化；或者，

采用表面修飾方法對鍺薄膜進行鹵化；或者，

采用等離子體處理方法對鍺薄膜進行鹵化。

優選地，所述n型半導體薄膜為n型硅薄膜、n型石墨烯薄膜、或者n型鍺薄膜。

優選地，

當所述n型半導體薄膜為n型硅薄膜時，所述在第一電極層上形成n型半導體薄膜，具體包括：在溫度為200～400攝氏度的條件下，采用化學氣相沉積工藝在第一電極層上沉積厚度為150nm的硅薄膜，并且通過摻雜工藝向所述硅薄膜內摻雜氮元素、以形成n型半導體薄膜；

當所述n型半導體薄膜為n型石墨烯薄膜時，所述在第一電極層上形成n型半導體薄膜，具體包括：采用原子層沉積工藝在第一電極層上形成厚度為1nm的石墨烯薄膜，并采用摻雜工藝向石墨烯薄膜內摻雜氮元素、以形成n型半導體薄膜；

當所述n型半導體薄膜為n型鍺薄膜時，所述在第一電極層上形成n型半導體薄膜，具體包括：采用機械剝離轉移工藝在第一電極層上形成第一鍺薄膜，并對第一鍺薄膜進行氮元素摻雜激活、以形成n型半導體薄膜。

優選地，采用液相方法對鍺薄膜進行鹵化時，所述對鍺薄膜進行鹵化，包括：在液溴氛圍下對鍺薄膜進行鹵化，液溴濃度為1％～10％，處理溫度為40～80攝氏度，以形成溴化鍺薄膜。

優選地，采用氣相方法對鍺薄膜進行鹵化時，所述對鍺薄膜進行鹵化，包括：

在碘氣氛圍下、氣體壓力為1～10帕、處理溫度為60～100攝氏度時對鍺薄膜進行鹵化，以形成碘化鍺薄膜；或者，

在溴氣氛圍下、在氣體壓力為1～10帕、處理溫度為50～400攝氏度時對鍺薄膜進行鹵化，以形成溴化鍺薄膜；或者，