雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，可用于光伏發(fā)電。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度驚人，產(chǎn)量已經(jīng)穩(wěn)居全球第一。但是國(guó)內(nèi)相關(guān)的科學(xué)研宄還很缺乏，技術(shù)積累薄弱，阻礙了光伏產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。目前太陽(yáng)能電池的研宄主要集中在如何提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率方面。
[0003]由于太陽(yáng)能豐富且清潔，對(duì)廣泛的能源相關(guān)應(yīng)用而言，光伏器件極具吸引力。然而，目前硅基和其他太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率低，使太陽(yáng)能的成本較高，阻礙了其發(fā)展和應(yīng)用。太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化率定義為太陽(yáng)能電池的電輸出與太陽(yáng)能電池表面區(qū)域入射的太陽(yáng)能之比。在實(shí)際太陽(yáng)能電池的制作中，有很多因素限制著器件的性能，因而在太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)和材料的選擇等方面必須考慮這些因素的影響。
[0004]為了提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化率，需要采用陷光技術(shù)。當(dāng)光經(jīng)過(guò)這些結(jié)構(gòu)時(shí)，光束會(huì)發(fā)生散射，散射光以較大的入射角進(jìn)入薄膜電池的吸收層，由于吸收層材料的折射系數(shù)通常比周?chē)馁|(zhì)的折射率高，大角散射的光束在吸收層中易于發(fā)生全反射。全反射光束在吸收層中來(lái)回振蕩，直至被吸收層吸收生成光生載流子。這樣通過(guò)陷光技術(shù)，可以有效提高薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收，從而提高電池轉(zhuǎn)化效率。
[0005]現(xiàn)有的薄膜太陽(yáng)能電池的剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示。其結(jié)構(gòu)自上而下分別為:窗口層
1、吸收層2、背電極3、鋼化玻璃襯底4。窗口層I采用ITO氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜，吸收層2由非晶硅組成的PIN結(jié)構(gòu)成。當(dāng)光入射電池表面進(jìn)入吸收層2被換能結(jié)構(gòu)吸收前，會(huì)有一部分光線在窗口層3被金屬電極遮擋或發(fā)生表面反射，使其對(duì)光子的利用率降低，太陽(yáng)能電池難以獲得更高的能量轉(zhuǎn)換效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題，提出一種雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，利用GaN納米線，使更多的光線進(jìn)入太陽(yáng)能電池吸收層被吸收，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出的雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，自上而下依次為窗口層2、吸收層3、背電極5和鋼化玻璃襯底層6，其特征在于:窗口層2上增設(shè)有第一納米線層1，吸收層3與背電極5之間增設(shè)有第二納米線層4 ;所述第一納米線層I和第二納米線層4均由通過(guò)溶液轉(zhuǎn)移形成的相互交叉堆疊的GaN納米線構(gòu)成。
[0008]作為優(yōu)選，所述的第一納米線層I和第二納米線層4中每根GaN納米線的直徑為50-100nm,長(zhǎng)度為 10-20 μ m。
[0009]作為優(yōu)選，所述的窗口層2由ITO氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。
[0010]作為優(yōu)選，所述的吸收層3分別由厚度為10-15nm的P型非晶硅層、厚度為20-30nm的本征非晶娃層和厚度為10_15nm的N型非晶娃層由上至下依次層疊構(gòu)成。
[0011]作為優(yōu)選，所述的背電極5由厚度為20nm/20nm/200nm的鈦一镲一金多層金屬構(gòu)成。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1.采用GaN納米線結(jié)構(gòu)能對(duì)未進(jìn)入窗口層的入射光進(jìn)行傳輸利用，提高了陽(yáng)光的利用率。
[0014]2.利用GaN納米線的透明導(dǎo)電性和調(diào)制光波導(dǎo)作用，能夠進(jìn)一步減小串聯(lián)電阻，增強(qiáng)太陽(yáng)能電池的陷光性能，從而提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是現(xiàn)有薄膜太陽(yáng)能電池剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型給出如下三實(shí)施例:
[0018]實(shí)施例1:
[0019]本實(shí)例的太陽(yáng)能電池自上而下依次為第一納米線層1、窗口層2、吸收層3、第二納米線層4、背電極5和鋼化玻璃襯底層6。其中，所述第一納米線層I和第二納米線層4均由通過(guò)溶液轉(zhuǎn)移而形成的相互交叉堆疊的GaN納米線構(gòu)成，每根GaN納米線的直徑為50nm，長(zhǎng)度為10 ym ;所述窗口層2由ITO氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成；所述吸收層3由厚度為1nm的P型非晶硅層、厚度為20nm的本征非晶硅層和厚度為1nm的N型非晶硅層自上而下依次層疊構(gòu)成；所述背電極5采用厚度為20nm/20nm/200nm的鈦一镲一金多層金屬材料。
[0020]實(shí)施例2:
[0021]本實(shí)例的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，即雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，其參數(shù)變化如下:
[0022]所述第一納米線層I和第二納米線層4中每根GaN納米線的直徑為75nm，長(zhǎng)度為15 μm ;所述吸收層3中，P型非晶娃層的厚度為13nm，本征非晶娃層的厚度為25nm，N型非晶娃層的厚度為13nm。
[0023]實(shí)施例3:
[0024]本實(shí)例的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，即雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，其參數(shù)變化如下:
[0025]所述第一納米線層I和第二納米線層4中每根GaN納米線的直徑為lOOnm，長(zhǎng)度為20 μ m;P型非晶硅層的厚度為15nm，本征非晶硅層的厚度為30nm，N型非晶硅層的厚度為 15nm。
[0026]本實(shí)用新型的制備過(guò)程是:
[0027]首先，采用電子束蒸發(fā)工藝在清洗過(guò)的鋼化玻璃襯底6上自下而上沉積鈦-镲-金，厚度為20nm/20nm/200nm，形成背電極5，制作GaN納米線懸浮溶液，再將此懸浮溶液用滴管轉(zhuǎn)移至背電極5上，形成第二納米線層4 ;
[0028]接著，在已形成的第二納米線層4上采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積PECVD工藝依次沉積厚度為10-15nm的N型非晶硅層、厚度為20_30nm的本征非晶硅層和厚度為10_15nm的P型非晶硅層，形成吸收層3;
[0029]最后，在吸收層3上采用磁控濺射工藝沉積ITO氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜，作為窗口層2，用滴管將已制作好的GaN納米線懸浮液轉(zhuǎn)移到窗口層2上，形成第一納米線層1，完成雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池的制備。
[0030]本實(shí)用新型能夠提高對(duì)入射光的收集和利用，改善了太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，自上而下依次為窗口層(2)、吸收層(3)、背電極(5)和鋼化玻璃襯底層(6)，其特征在于:窗口層(2)上增設(shè)有第一納米線層(I);吸收層(3)與背電極(5)之間增設(shè)有第二納米線層(4);所述第一納米線層(I)和第二納米線層(4)均由通過(guò)溶液轉(zhuǎn)移形成的相互交叉堆疊的GaN納米線構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，其特征在于:第一納米線層(I)和第二納米線層(4)中每根GaN納米線的直徑為50-100nm，長(zhǎng)度為10_20μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，其特征在于，其窗口層(2)由ITO氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，其特征在于，吸收層(3)由厚度為10-15nm的P型非晶硅層、厚度為20_30nm的本征非晶硅層和厚度為10_15nm的N型非晶硅層由上至下依次層疊構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，其特征在于，背電極(5)由厚度為20nm/20nm/200nm的鈦一镲一金多層金屬構(gòu)成。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙層GaN納米線太陽(yáng)能電池，主要解決了現(xiàn)有太陽(yáng)能電池對(duì)入射光利用率低，難以得到更高光電轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題。其自上而下依次為第一納米線層(1)、窗口層(2)、吸收層(3)、第二納米線層(4)、背電極(5)、鋼化玻璃襯底層(6)。其中所述第一納米線層(1)和第二納米線層(4)均為通過(guò)溶液轉(zhuǎn)移形成的相互交叉堆疊的GaN納米線層構(gòu)成，該層中每根GaN納米線的直徑為50-100nm，長(zhǎng)度為10-20μm。本實(shí)用新型由于引入GaN納米線層，故能有效降低電池表面的光反射率，增強(qiáng)太陽(yáng)能電池的陷光性能，并進(jìn)一步減小串聯(lián)電阻，從而提高了太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率，可用于光伏發(fā)電。
【IPC分類(lèi)】H01L31-0216, H01L31-075, H01L31-0224
【公開(kāi)號(hào)】CN204315579
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520039504
【發(fā)明人】苗林, 郭輝, 黃海栗, 苗東銘, 胡彥飛, 張玉明
【申請(qǐng)人】中電投西安太陽(yáng)能電力有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日