[发明专利]太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种基于碳纳米管薄膜的太阳能电池。

背景技术

太阳能是当今最清洁的能源之一，取之不尽、用之不竭。太阳能的利用方式包括光能-热能转换、光能-电能转换和光能-化学能转换。太阳能电池是光能-电能转换的典型例子，是利用半导体材料的光生伏特原理制成的。目前，太阳能电池以硅基太阳能电池为主。在硅基太阳能电池中，以单晶硅作为光电转换的材料，因此，要获得高转换效率的硅太阳能电池，就需要制备出高纯度的单晶硅。然而，目前单晶硅的制备工艺远不能满足太阳能电池发展的需要，并且制备单晶硅需要消耗大量的电能，这不但提高了硅太阳能电池的成本，并且对环境产生很大的污染。因此发展其他类型的太阳能电池就具有重要的战略意义。

从1991年日本科学家Iijima首次发现碳纳米管以来(请参见Helical microtubules of graphitic carbon，Nature，Sumio Iijima，vol 354，p56(1991))，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。研究发现，碳纳米管具有很高的导电能力，且碳纳米管具有很高得吸收太阳光能力，其在可见光和红外光区的吸收率高达99％以上。因此，将碳纳米管应用在太阳能电池领域，将具有传统材料无可比拟的优势。

请参阅图1，现有技术中基于碳纳米管的太阳能电池30包含一背电极32、一单晶硅衬底34和一碳纳米管薄膜36。所述背电极32设置于所述单晶硅衬底34的下表面342。所述碳纳米管薄膜36设置于所述单晶硅衬底34的上表面341。所述碳纳米管薄膜36作为光电转换材料，同时作为上电极。所述碳纳米管薄膜36的厚度为50纳米～200纳米，其中的碳纳米管无序分布。所述太阳能电池30的制备方法具体包括以下步骤：提供一单晶硅衬底34；在该单晶硅衬底34的一侧表面蒸镀一金属薄膜作为背电极32，并用导线引出；提供一碳纳米管薄膜36；将该碳纳米管薄膜36铺设到所述单晶硅衬底34的另一侧表面上，使碳纳米管薄膜36与单晶硅衬底34紧密接触，并用导线引出。所述碳纳米管薄膜36的制备方法具体包括以下步骤：首先，将碳纳米管在空气中氧化；其次，将氧化后的碳纳米管浸泡在双氧水中；再次，加入强酸后，漂洗碳纳米管至漂洗液呈中性；再次，在碳纳米管的水溶液中滴加酒精或丙酮，使碳纳米管浮出水面，展开形成一碳纳米管薄膜36。然而，现有技术中太阳能电池具有以下不足：所述碳纳米管薄膜36中碳纳米管无序分布，阻值较大，使得该碳纳米管薄膜36的导电性较差，故，导致所制得的太阳能电池的光电转换效率低。另外，所述碳纳米管薄膜36的制备方法复杂，不适于批量生产。

因此，确有必要提供一种光电转换效率较高、阻值分布均匀及透光性好太阳能电池，且太阳能电池的制备方法简单、容易实现。

发明内容

一种太阳能电池包括一背电极、一单晶硅衬底和一碳纳米管结构。所述背电极设置于所述单晶硅衬底的下表面，且与该单晶硅衬底的下表面欧姆接触。所述碳纳米管结构设置于所述单晶硅衬底的上表面，且与该单晶硅衬底的上表面接触。所述碳纳米管结构包括至少两个重叠设置的有序碳纳米管薄膜，每一序碳纳米管薄膜包括多个首尾相连且长度相等的碳纳米管束，该碳纳米管束的两端通过范德华力相互连接，所述碳纳米管薄膜中碳纳米管沿固定方向择优取向排列，相邻的两个有序碳纳米管薄膜中的碳纳米管具有一交叉角度α，且0度＜α≤90度。

与现有技术相比较，所述太阳能电池的碳纳米管结构中碳纳米管有序排列，具有较均匀的结构，导电性好，故，采用碳纳米管结构作上电极，可使得太阳能电池具有均匀的电阻，从而使得太阳能电池具有较高的光电转换效率。

附图说明

图1是现有技术中太阳能电池的结构示意图。

图2是本技术方案实施例的太阳能电池的侧视结构示意图。

图3是本技术方案实施例的太阳能电池中碳纳米管结构的部分放大示意图。

图4是本技术方案实施例的太阳能电池的俯视结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本技术方案太阳能电池。

请参阅图2及图4，本技术方案实施例提供一种太阳能电池10包括一背电极12、一单晶硅衬底14和一碳纳米管结构16。所述背电极12设置于所述单晶硅衬底14的下表面141，且与该单晶硅衬底14的下表面141欧姆接触。所述碳纳米管结构16设置于所述单晶硅衬底14的上表面142，且与该单晶硅衬底14的上表面142接触。