[发明专利]肖特基结太阳能电池的电子栅改进

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年4月27日提交的共同待审的美国临时申请第61/328,417号、标题为“肖特基结太阳能电池的电子栅改进（ELECTRONIC GATE ENHANCEMENT OF SCHOTTKY JUNCTION SOLAR CELLS）”的优先权，其全部内容据此以引用方式并入。

联邦资助研究的声明

本发明在ECCS-0824157协议下，通过国家科学基金会获得政府的支持。美国政府具有本发明的某些权益。

附图简述

本公开内容的许多方面可以通过参考以下附图来被更好地理解。附图中的组件不必依照比例，反而，将重点放在清楚地示出本公开内容的原理上。此外，在附图中，相似的引用数字在几个图中标示对应的部分。

图1是根据本公开内容的不同实施方式的太阳能电池的实施例的图示。

图2A和2B是示出了根据本公开内容的不同实施方式的包含在图1太阳能电池中的金属和半导体的能级的能带图的实施例。

图3是根据本公开内容的不同实施方式的图1的太阳能电池的实施方式的模拟的电流密度对电压（J-V）特性的实施例的图。

图4和5是根据本公开内容的不同实施方式的在被照射时在图1的太阳能电池的实施方式上测量的J-V特性的实施例的图。

图6是根据本公开内容的不同实施方式的太阳能电池的另一个实施例的图示。

图7A是根据本公开内容的不同实施方式的太阳能电池的另一个实施例的图示。

图7B是根据本公开内容的不同实施方式的图7A的太阳能电池的栅格层的照片。

图8是根据本公开内容的不同实施方式的没有离子导体层的图1的太阳能电池的实施方式和没有离子导体层的图7A的太阳能电池的实施方式在黑暗和被照射时的J-V特性的实施例的图。

图9是根据本公开内容的不同实施方式的没有离子导体层的和有离子导体层的图7A的太阳能电池的实施方式的J-V特性的实施例的图。

图10A是根据本公开内容的不同实施方式的图7A的太阳能电池的实施方式的实验的J-V特性的实施例的图。

图10B是根据本公开内容的不同实施方式的图7A的太阳能电池的模拟参数和几何形状的图示。

图10C-10H是根据本公开内容的不同实施方式的在图7A的太阳能电池的耗尽层中生成的电场的实施例的图示。

详细描述

太阳能电池用于将日光转换为能量。本公开内容描述了包括纳米管膜-半导体结的太阳能电池，其具有内建电势，内建电势不仅仅随材料特性变化，而且还可以通过电子栅被更改。另外地，电子栅可以更改纳米管膜和半导体之间的结的界面偶极子，从而减小通过该结的电荷传输的势垒。此外，电子栅可以有助于穿过耗尽层的电场，该电场提升了将电荷清除出该区域的效率，还促进了发电能力。

图1是标示为太阳能电池100a的太阳能电池100的非限制性实施方式的透视图。太阳能电池100a有助于示出在此描述的不同实施方式的功能。以下将详细描述更有助于商业应用的太阳能电池100的实施方式。太阳能电池100a包括背接触层101和半导体层102。太阳能电池100a还包括在半导体层102上的绝缘层103。部分绝缘层103被蚀刻以露出半导体层102，露出的半导体层102被第一金属化层104a所包住。第一网格层106a被放置在蚀刻的部分上，从而第一网格层106a接触半导体层102和第一金属化层104a。第一网格层106a是导电的多孔网格层，其对太阳能辐射光谱的可视部分是透明的。

太阳能电池100a还包括在绝缘层103上的第二金属化层104b。第二网格层106b接触第二金属化层104b。然而，在太阳能电池100的其它实施方式中，所包括的没有绝缘层103、没有第二金属化层104b并且没有第二网格层106b。

网格层106a和106b彼此是电隔离的。第一金属化层104a形成与第一网格层106a的接触，而第二金属化层104b形成与第二网格层106b的接触。同样的，第一网格层106a接触半导体层102，而第二网格层106b通过绝缘层103与半导体层102隔离。第一网格层106a和第一金属化层104a共同构成结电极。类似地，第二网格层106b和第二金属化层104b共同构成栅电极。