[發明專利]一種薄膜太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710288579.X
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107039549A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 余鵬;王志明;王文昊;巫江;牛曉濱;姬海寧
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;余鵬
• 主分類號: H01L31/0445
• 分類號: H01L31/0445;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙)51237
• 代理人: 李華,溫黎娟

技術領域

本發明涉及光伏能源領域，具體涉及一種薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術

環境污染和能源短缺已成為制約社會的可持續發展的關鍵因素，太陽能作為可再生能源技術代表了清潔能源的發展方向，太陽能光電利用是近些年來發展最快、最具活力的研究領域，是其中最受矚目的項目之一。目前成熟商用Si太陽電池普遍厚度為200微米～1000微米。其中，薄膜太陽能電池具備弱光條件下仍可發電、生產過程能耗低及可大幅度降低原料和制造成本等一系列優勢，已成為近年來的研究熱點，其市場發展潛力巨大。

然而薄膜太陽能電池由于光吸收層厚度薄的特性，造成光吸收層光吸收性弱，使薄膜太陽能電池光吸收性受到影響。目前，可通過增加金屬納米結構增作為等離子元來增強薄膜太陽電池的吸收，利用金屬特有的表面等離子共振(surfaceplasmonresonace,SPR)，包括納米顆粒的近場增強和納米顆粒的遠場散射，可提高光學吸收效率。但是，金屬納米結構會作為復合中心，增加表面復合和體內復合，導致太陽電池的電學性能降低。而且，金屬納米結構會導致背散射，從而導致進被吸收的光減少。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種薄膜太陽能電池及其制備方法，所述薄膜太陽能電池設置殼核納米結構層，使所述薄膜太陽能電池光學吸收性增強，電池的效率提高，保證電池性能，減少了薄膜太陽能電池制備材料的使用，降低生產成本。

為解決以上技術問題，本發明提供的技術方案是提供一種薄膜太陽能電池，包括：外延片，所述外延片包括由下往上依次設置的襯底、背電極層、光吸收層和正面電極層；所述外延片一側或兩側設有殼核納米結構層。

優選的，所述薄膜太陽能電池厚度≥2μm。

優選的，所述殼核納米結構層由殼核納米顆粒形成。

優選的，所述殼核納米結構層由殼核納米顆粒耦合形成。

優選的，所述殼核納米結構層由殼核納米顆粒熱蒸發法耦合形成。

優選的，所述殼核納米顆粒包括：內核和外殼；所述內核為Au、Ag、Al或Cu，所述外殼為絕緣體、半導體。

優選的，所述內核為Au或Ag。

優選的，所述絕緣體為SiO₂或Si₃N₄，所述半導體為GaAs、Si或InP。

優選的，所述外殼為SiO₂或Si₃N₄。

優選的，所述內核直徑為10～400nm。

優選的，所述外殼直徑為0～400nm。

優選的，所述外延片的上側設有所述殼核納米結構層，所述殼核納米結構層緊貼所述正面電極層。

優選的，所述光吸收層包括p型半導體層、n型半導體層中至少一種。

優選的，所述p型半導體層為銅銦鎵硒半導體層、III-V族化合物半導體層、硅半導體層；所述n型半導體層為銅銦鎵硒半導體層、III-V族化合物半導體層、硅光吸半導體層。

優選的，所述光吸收層還包括i型本征層。

優選的，所述光吸收層厚度為1～10μm。

優選的，所述光吸收層和所述正面電極層之間設置減反射層。

優選的，所述減反射層為Si₃N₄反射層。

優選的，所述襯底為硅襯底、玻璃襯底或錫箔紙襯底。

優選的，所述正面電極為梳狀電極。

優選的，所述正面電極為Au、Ag或Al。

優選的，所述正面電極厚度大于20nm。

本發明還提供了一種薄膜太陽能電池的制備方法，包括：在襯底上依次形成背電極層、光吸收層和正面電極層，得到外延片；在所述外延片的一側或兩側耦合殼核納米顆粒，得到所述薄膜太陽能電池。

優選的，在所述外延片的一側或兩側熱蒸發法耦合殼核納米顆粒。

優選的，所述熱蒸發法耦合殼核納米顆粒加熱溫度為100攝氏度攝氏度。

優選的，在所述外延片的上側或兩側耦合殼核納米顆粒。

優選的，所述的制備方法還包括以Au、Ag、Al或Cu為內核材料，以絕緣體或半導體為外殼材料，采用液相還原法、溶劑熱合成法或合成法合成所述殼核納米顆粒。

優選的，所述的制備方法還包括在所述光吸收層和所述正面電極層之間形成減反射層。

優選的，所述的制備方法還包括在所述光吸收層和所述正面電極層之間采用蒸鍍法、氣相沉積法形成所述減反射層。