[實用新型]一種鈣鈦礦硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920262664.3
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN209592086U
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 況亞偉;劉玉申;倪志春;魏青竹;王書昶;張德寶;馬玉龍;楊希峰;馮金福
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟理工學(xué)院;蘇州騰暉光伏技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;B82Y10/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本實用新型公開了一種鈣鈦礦硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括n型單晶硅襯底，n型單晶硅襯底的第一面設(shè)置n型硅納米柱周期陣列結(jié)構(gòu)，n型單晶硅襯底的第二面設(shè)置金屬背電極，n型硅納米柱周期陣列結(jié)構(gòu)表面設(shè)置鈣鈦礦納米柱周期陣列結(jié)構(gòu)，n型硅納米柱和鈣鈦礦納米柱上下對齊構(gòu)成軸向異質(zhì)結(jié)柱體，n型單晶硅襯底的第一面及軸向異質(zhì)結(jié)柱體的表面設(shè)置透明導(dǎo)電薄膜，透明導(dǎo)電薄膜引出導(dǎo)電電極與金屬背電極對外供電。本實用新型利用光子在納米柱陣列中的多次折射散射提高器件太陽能波段的光子吸收效率，同時結(jié)合軸向異質(zhì)結(jié)載流子收集效率高的特點，提高器件性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種太陽能電池，尤其是涉及一種鈣鈦礦硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池。

背景技術(shù)

能源與環(huán)境問題一直是影響人類生存和發(fā)展的熱點問題。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，其開發(fā)利用受到了最廣泛的關(guān)注。硅異質(zhì)結(jié)電池由于其高效低價、低溫制備、開壓高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，發(fā)展迅速，吸收光譜廣(300-1200nm)，但因為其對短波段、高能量光吸收利用率低而限制效率。而鈣鈦礦太陽電池由于其低成本、高效率、低耗能等優(yōu)點在近幾年發(fā)展迅速，尤其對短波段、高能量光吸收利用率相當高，但由于僅對300-800nm的光進行吸收利用，限制了其電流，影響效率。專利號為201510283480.1的中國專利公開了將鈣鈦礦/硅結(jié)合作為太陽能電池的發(fā)射極的技術(shù)方案，實現(xiàn)了對太陽光譜的分段高吸收，鈣鈦礦吸收可見光部分，硅吸收紅外光部分，使得太陽光的利用更加充分。

近幾年來，鈣鈦礦硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池既提高了光譜響應(yīng)范圍，又降低了制備成本，引起了各國研究人員的關(guān)注。目前香港理工大學(xué)研發(fā)的鈣鈦礦/單晶硅疊層太陽能電池，不僅在成本上比硅基太陽能低，而且效率可達到25.5％。但目前器件主要是平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，對于光子的效率仍然不高，如何進一步提高鈣鈦礦硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池的效率是需要解決的問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的一個目的是提供一種鈣鈦礦硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池，解決鈣鈦礦硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池對光子吸收效率不高的問題，將現(xiàn)有的二維結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S結(jié)構(gòu)，利用光子在納米柱陣列中的多次折射散射提高器件太陽能波段(300-1100nm)的光子吸收效率，同時結(jié)合軸向異質(zhì)結(jié)載流子收集效率高的特點，提高器件性能。

本實用新型技術(shù)方案如下：一種鈣鈦礦硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括n型單晶硅襯底，所述n型單晶硅襯底的第一面設(shè)置n型硅納米柱周期陣列結(jié)構(gòu)，所述n型單晶硅襯底的第二面設(shè)置金屬背電極，所述n型硅納米柱周期陣列結(jié)構(gòu)表面設(shè)置鈣鈦礦納米柱周期陣列結(jié)構(gòu)，所述n型硅納米柱和所述鈣鈦礦納米柱上下對齊構(gòu)成軸向異質(zhì)結(jié)柱體，所述n型單晶硅襯底的第一面及所述軸向異質(zhì)結(jié)柱體的表面設(shè)置透明導(dǎo)電薄膜，所述透明導(dǎo)電薄膜引出導(dǎo)電電極與所述金屬背電極對外供電。

優(yōu)選的，所述n型單晶硅襯底的厚度為20～2000μm，摻雜濃度為1×10¹²～1×10¹⁸cm^-3。

優(yōu)選的，所述n型硅納米柱周期陣列結(jié)構(gòu)的n型硅納米柱直徑為100～800nm，高度為50～5000nm，占空比為0.1～0.8。

優(yōu)選的，所述鈣鈦礦納米柱周期陣列結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦納米柱直徑為100～800nm，高度為50～5000nm，占空比為0.1～0.8，所述鈣鈦礦為CH₃NH₃PbI₃。

優(yōu)選的，所述透明導(dǎo)電薄膜為氧化鉬、氧化銦錫、摻鋁氧化鋅和聚乙撐二氧噻吩中的一種，厚度為200～800nm。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電電極為金屬鋁，厚度為20～1000nm。

優(yōu)選的，所述金屬背電極為金屬鋁薄膜，厚度為20～1000nm。