[发明专利]一种含有六边柱GaAs光子晶体吸收层的多层太阳能电池

权利要求书

1.一种含有六边柱GaAs光子晶体吸收层的多层太阳能电池，其特征在于主体结构包括前接触层、GaAs光子晶体吸收层、氧化锌层和背接触层，前接触层、GaAs光子晶体吸收层、氧化锌层和背接触层自上而下依次排列，前接触层和背接触层分别与外接的前电极和背电极连接形成太阳能电池，前接触层为50nm厚的透明导电氧化物TCO材料，用于增加透射和收集载流子；GaAs光子晶体吸收层厚度为200nm；氧化锌层厚度为50nm；背接触层为50nm厚的镀银层，GaAs光子晶体吸收层的下面是氧化锌层，由于ZnO的禁带宽度比GaAs小，氧化锌层在辅助GaAs光子晶体吸收层吸收入射光的同时，与前接触层共同起到收集载流子的作用，并将载流子传送到背接触层，使光能在介质中进一步被吸收；GaAs光子晶体吸收层具有光子晶体散射元，光子晶体散射元周边为散射元间隙，光子晶体散射元为等边六边形柱体结构，光子晶体散射元在GaAs光子晶体吸收层中呈六方排列，其填充材料为空气或二氧化硅，等边六边形柱体的上表面与下表面平行，且呈中心轴对称，等边六边形柱体的上表面与下表面的边长相等或不相等均可，GaAs光子晶体吸收层的厚度与光子晶体散射元的高度相同；所述GaAs光子晶体吸收层的吸收效率与同厚度的无光子晶体结构GaAs层相比，其吸收率增加50％以上；而且当光线垂直入射时，吸收率最高-接近80％，在入射角到50°时，光子晶体吸收层的吸收效率保持在70％之上；所述前接触层、氧化锌层和背接触层的共同效应使太阳能电池的吸收效率提高20％，从而使光的总吸收效率超过90％。