[发明专利]一种超宽带吸收的异质结太阳能电池

权利要求书

1.一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池由透明导电前电极(1)、二维纳米锥阵列超结构(2)、下转换纳米结构(3)、有机导电聚合物层(4)、等离激元陷光结构(5)、半导体材料层(6)和背电极(7)构成；其位置关系由上至下依次为透明导电前电极(1)、有机导电聚合物层(4)、半导体材料层(6)、背电极(7)；其中，二维纳米锥阵列超结构(2)上部与透明导电前电极(1)紧密接触，其下部与有机导电聚合物层(4)紧密接触，下转换纳米结构(3)吸附于二维纳米锥阵列超结构(2)的侧壁，等离激元陷光结构(5)分散于有机导电聚合物层(4)内或分散于有机导电聚合物层(4)和半导体材料层(6)的界面，二维纳米锥阵列超结构(2)和有机导电聚合物层(4)均与半导体材料层(6)构成异质结，这两种异质结均与透明导电前电极(1)和背电极(7)形成导电通路。

2.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，所述的二维纳米锥阵列超结构(2)，由纳米锥单元(21)的周期性排布构成，纳米锥单元(21)中的纳米锥(22)为单一尺寸的，从而实现红外某一特定波段的光能转换，或为不同尖端宽度、底部宽度、高度纳米锥的组合，实现红外宽光谱吸收。

3.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，所述的透明导电前电极(1)，供选材料包括氧化铟锡ITO、掺铝氧化锌AZO、掺氟氧化锡FTO或石墨烯，厚度为50纳米到300纳米。

4.根据权利要求2所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，所述的纳米锥单元(21)包含1到10个纳米锥(22)，纳米锥单元(21)的尺寸在20纳米到1000纳米之间，纳米锥单元(21)间距为10纳米到1000纳米之间。

5.根据权利要求4所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，所述的纳米锥(22)，供选材料为金、银、铜、钯、铑、或是所述金属的复合材料，尖端宽度为5纳米到50纳米之间，底部宽度5纳米到100纳米，高度为50纳米到300纳米。

6.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，所述的下转换纳米结构(3)，供选材料为镉锌硫量子点、硒化镉量子点，或铕Eu2+，Eu3+、铽Tb3+或钐Sm3+稀土元素掺杂量子点。

7.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，所述的有机导电聚合物层(4)，供选材料为聚3，4-亚乙二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS、聚3-已基噻吩P3HT、聚3-辛基噻吩P3OT、PEH-PPV或小分子Spi ro-OMeTAD，厚度为20纳米到150纳米。

8.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，所述的等离激元陷光结构(5)，供选材料为金、银、铜、钯、铑或所述金属的复合材料，或高掺杂浓度的半导体氧化物，其形貌为球型、椭球形、多面体、盘状、多边型板或短棒状，其等离激元谐振峰调谐范围为紫外到红外波段，尺寸为1纳米到100纳米。

9.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，所述的半导体材料层(6)，供选材料为n型硅或n型砷化镓，厚度为1微米至500微米。

10.根据权利要求1所述的一种超宽带吸收的异质结太阳能电池，其特征在于，背电极(7)，供选材料为铝、金、铟或铟镓混合物，厚度为50纳米到500纳米。