[发明专利]一种具有双面异质结结构的太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳加工领域，更具体地，涉及一种具有异质结结构的太阳能电池及这种异质结结构的制备方法。

背景技术

自上世界80年代第一块太阳能电池制备成功以来，太阳能电池技术迅猛发展，如今太阳能电池已被广泛应用。太阳能电池发电的能量来源于太阳能，不会消耗自然界其他能源，也不会排放二氧化碳等污染物，不会对生态环境造成破坏，是清洁的能源方式。

太阳能电池发电的原理是：太阳照在半导体异质结上，形成新的空穴-电子对，当外部电路接通以后，在异质结电场作用下，由光照产生的空穴、电子发生定向移动，从而形成电流。太阳能电池的发电效率跟异质结的面积和对太阳光的吸收率有关。因此增加异质结的面积和太阳光的吸收率可以提高太阳能电池的发电效率。此外，由于太阳能电池所使用的环镜都在室外，所处环境比较恶劣，太阳能电池表面沉积的污染物对发电效率也会造成极大地影响。如果太阳能电池表面疏水，雨水会冲洗掉表面的污染物，污水也不会残留在表面，即具有较好的自清洁能力，因此也能提高太阳能电池的发电效率。

目前一种增加异质结的面积的方式是在异质结结构上生长纳米线，纳米线可以大幅度增加表面积，并且具有较好的疏水特性，因此可以显著提高异质结太阳能电池的发电效率。纳米线的主要制备方法有生长和湿法刻蚀，生长可以是在气氛环境下也可以在溶液中，湿法刻蚀是在刻蚀溶液中进行的。当纳米线与微米结构相结合时，更会表现出更优异的性能。

现有的异质结太阳能电池中，其异质结结构通常是表面为平面或者在表面生长纳米线的结构，存在表面面积不够大，疏水性不够好，自清洁能力不强等缺陷，阻碍了太阳能电池效率的提高。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明的目的之一在于提供一种具有双面异质结结构的太阳能电池，其异质结是通过在微米管管壁内外表面双面生长纳米线形成，从而可极大地增加表面积，带来很好的光吸收特性和疏水特性，具有良好的自清洁能力，并能够大幅度提高发电效率。

实现本发明的该第一目的的一种具有双面异质结结构的太阳能电池，其特征在于，所述双面异质结结构包括：基底，生长或刻蚀在该基底上的微米管，其特征在于，所述微米管的内管壁和外管壁表面均生长或刻蚀有纳米线。

作为进一步的改进，所述微米管的管体顶部端面也生长或刻蚀有纳米线。

作为进一步的改进，所述纳米线材料为硅、二氧化钛、氮化硅或氧化锌。

作为进一步的改进，所述纳米线材料与基底或微米管的材料不同或相同。

作为进一步的改进，所述纳米线的直径优选可以为30nm～500nm。

作为进一步的改进，所述微米管呈阵列布置在基底上。

本发明的目的之二在于提供一种具有双面异质结结构的太阳能电池的制备方法，其包括制备双面异质结结构的步骤，该步骤具体为：

制作基底；

在基底上生长或刻蚀微米管阵列；

在上述微米管的内管壁和外管壁表面均生长或刻蚀纳米线。

作为进一步的改进，在所述微米管的管体顶部端面也生长或刻蚀纳米线。

作为进一步的改进，可以对纳米线进行参杂处理。

本发明的双面异质结基底的材料可以为硅，例如单晶硅、多晶硅和硅材料的薄膜。

本发明的双面异质结的微米管的材料可以为硅，是通过刻蚀或者生长的方法在基底上得到的，微米管的外部直径优选可以为2～30μm。

本发明的双面异质结的微米管管壁上的纳米线是生长或者刻蚀出来的，生长的环境为气体或者溶液，刻蚀的环境为刻蚀溶液。微米管管壁的内侧和外侧均生长有纳米线，纳米线的直径优选可以为30nm～500nm。

本发明的双面异质结太阳能电池的纳米线所用的材料可以跟微米管和基底材料相同，也可以不同，例如可以是硅材料，也可以是其他材料，如二氧化钛、氮化硅、氧化锌等。

本发明的异质结结构通过在基地表面上布置微米管柱，再在微米柱的侧壁和顶部上生长纳米线，则太阳能电池的表面积将会大幅度增加，进一步地，在基底上布置有微米管，再在微米管的内外侧都生长纳米线，则表面积比微米柱上生长纳米线增大将近一倍。与现有技术相比，本发明的太阳能电池表面积会极大的增大，光吸收率和疏水特性也得到提高，从而能够较大地提高太阳能电池效率。

附图说明

图1为本发明实施例的一种双面异质结太阳能电池示意图；

图2为本发明实施例一所制得的异质结结构示意图；

图3为本发明实施例二所制得的异质结结构示意图；

图中：1-纳米线，2-微米管，3-基底。