[发明专利]半导体结为碳材料的太阳能电池及制备方法

权利要求书

1、半导体结为碳材料的太阳能电池，它由基底(1)、铝膜层(2)、掺氮四面体非晶碳n型薄膜层(3)、四面体非晶碳i型薄膜层(4)和掺硼四面体非晶碳p型窗口(5)组成，其特征在于铝膜层(2)设在基底(1)的上表面上，掺氮四面体非晶碳n型薄膜层(3)设在铝膜层(2)的上表面上，四面体非晶碳i型薄膜层(4)设在掺氮四面体非晶碳n型薄膜层(3)的上表面上，掺硼四面体非晶碳p型窗口(5)设在四面体非晶碳i型薄膜层(4)的上表面上。

2、根据权利要求1所述的半导体结为碳材料的太阳能电池，其特征在于基底(1)采用单晶硅片或聚酰亚胺柔性基片。

3、根据权利要求1所述的半导体结为碳材料的太阳能电池，其特征在于掺氮四面体非晶碳n型薄膜层(3)，按原子含量由氮为1.0～15at.％、余量为四面体非晶碳沉积而成。

4、根据权利要求1所述的半导体结为碳材料的太阳能电池，其特征在于掺硼四面体非晶碳p型窗口(5)，按原子含量由硼为1.0～10at.％、余量为四面体非晶碳沉积而成。

5、依权利要求1的半导体结为碳材料的太阳能电池的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：

步骤一、在基底(1)的上表面上镀一铝膜层(2)；

步骤二、将经步骤一镀有铝膜层(2)的基底(1)用丙酮超声波清洗5～20分钟，再用酒精清洗5～20分钟，用去离子水清洗5～20分钟，放入真空仓内，启动真空系统对真空仓抽真空，当真空仓内真空度达到1.0×10^-3～2.0×10^-4帕时，通入Ar气，Ar气的流速为4～12毫升/分，当真空仓内的气压为1.0×10^-2～1.5×10^-2帕时，对基底(1)上的铝膜层(2)上表面进行刻蚀5～10分钟；

步骤三、制备四面体非晶碳n型薄膜层(3)，采用过滤阴极真空电弧沉积方法，向等离子体施加衬底偏压为80～2000V，电弧电流为50～70A，氮气流速为4～48毫升/分，向经步骤二刻蚀后的铝膜层(2)的上表面沉积掺氮四面体非晶碳，沉积时间为80～150秒，制成厚度为25～45nm的四面体非晶碳n型薄膜层(3)；

步骤四、制备四面体非晶碳i型薄膜层(4)，采用过滤阴极真空电弧沉积方法，向等离子体施加衬底偏压为80～2000V，电弧电流为50～70A，向经步骤三制成后的掺氮四面体非晶碳薄膜层(3)的上表面沉积四面体非晶碳，沉积时间为150～300秒，制成厚度为45～90nm的四面体非晶碳i型薄膜层(4)；

步骤五、制备四面体非晶碳p型窗口(5)，用真空系统对真空仓抽真空，当真空仓内真空度达到1.0×10^-3～2.0×10^-4帕时，将阴极电弧电流设为50～70A，偏压为80～2000V，向经步骤四制成的四面体非晶碳i型薄膜层(4)的上表面沉积掺硼四面体非晶碳，沉积时间为60～120秒，制成厚度为20～35nm的四面体非晶碳p型窗口(5)，即完成以碳为原材料的pin结太阳能电池的制备。

6、根据权利要求5所述的半导体结为碳材料的太阳能电池的制备方法，其特征在于步骤三中向等离子体施加衬底偏压为500V，电弧电流为60A，氮气流速为24毫升/分，沉积时间为100秒，制成厚度为35nm的四面体非晶碳n型薄膜层(3)。

7、根据权利要求5所述的半导体结为碳材料的太阳能电池的制备方法，其特征在于步骤四中向等离子体施加衬底偏压为800V，电弧电流为60A，沉积时间为180秒，制成厚度为55nm的四面体非晶碳i型薄膜层(4)。

8、根据权利要求5所述的半导体结为碳材料的太阳能电池的制备方法，其特征在于步骤五中当真空仓内真空度达到8×10^-4帕时，将阴极电弧电流设为60A，偏压为500V，沉积时间为80秒，制成厚度为25nm的四面体非晶碳p型窗口(5)。

9、根据权利要求5所述的半导体结为碳材料的太阳能电池的制备方法，其特征在于基底(1)采用单晶硅片。