專利名稱：硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅納米結(jié)構(gòu)肖特基結(jié)型太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
對全球能源短缺危機(jī)和生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，世界各國積極研究和開發(fā)利用可再生能源，從而實現(xiàn)能源工業(yè)和社會的可持續(xù)發(fā)展。太陽能被認(rèn)為是能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境惡化的最佳解決途徑。太陽能電池是通過半導(dǎo)體p-n結(jié)的光伏效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。P-n結(jié)型太陽能電池目前應(yīng)用較為普遍，在這種太陽能電池中，p-n結(jié)區(qū)吸收入射光子，形成空穴-電子對，并在內(nèi)建電場的作用下分離，從而形成光電流。其效率較高， 開路電壓較大，但缺點是制作工藝復(fù)雜，成本較高。肖特基勢壘型太陽能電池是利用金屬與半導(dǎo)體界面的具有整流效應(yīng)的肖特基勢結(jié)而構(gòu)筑的太陽能電池，無需高溫處理，成本低，且短波響應(yīng)好。目前，傳統(tǒng)太陽能電池大多采用基于體硅或者薄膜硅材料制備的p-n結(jié)或者肖特基結(jié)。體硅或者薄膜硅由于其較低的比表面積，因此呈現(xiàn)出對太陽光較弱的吸收，且激子分離的面積有限。表面減反射層的出現(xiàn)與使用雖然可以一定程度上減少光吸收的損失，但是這又帶來了額外的成本增加，并且減反射層帶來的效果并不十分明顯。因此從很大程度上制約了太陽能電池效率的提升，也限制了太陽能電池的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種光吸收能力強(qiáng)、且光電轉(zhuǎn)換效率高的硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池及其制備方法。本發(fā)明硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池的特點是具有如下結(jié)構(gòu)在帶有SW2層的Si基底的SiA層的表面分散有平鋪的P型硅納米線，設(shè)置在所述SiA層上的Au源漏電極與所述P型硅納米線形成歐姆接觸，作為硅納米線端輸出電極， 設(shè)置在所述SiA層上的Ti柵極電極與所述ρ型硅納米線形成肖特基結(jié)，作為太陽能電池肖特基結(jié)另一端輸出電極。本發(fā)明硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池的制備方法的特點是按如下過程進(jìn)行首先，用化學(xué)氣相沉積的方法合成P型硅納米線并將其平鋪分散在帶有SiA層的 Si基底的SiO2表面；隨后采用紫外光刻及電子束鍍膜的方式在平鋪分散有P型硅納米線的 SiO2表面分別制備Au源漏電極，以及Ti柵極電極，并且使Au源漏電極與P型硅納米線形成歐姆接觸，使Ti柵極電極與P型硅納米線形成肖特基結(jié)。本發(fā)明硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池的特點也在于具有如下結(jié)構(gòu)在帶有SiA層的Si基底的SiA層的表面分散有平鋪的N型硅納米線，設(shè)置在所述SiA層上的Ti源漏電極與所述N型硅納米線形成歐姆接觸，作為硅納米線端輸出電極， 設(shè)置在所述SiA層上的Au柵極電極或Pt柵極電極與所述N型硅納米線形成肖特基結(jié)，作為太陽能電池肖特基結(jié)另一端輸出電極。本發(fā)明硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池的制備方法的特點也在于按如下過程進(jìn)行首先用化學(xué)氣相沉積的方法合成N型硅納米線并將其平鋪分散在帶有S^2層的 Si基底的SiO2表面；隨后采用紫外光刻及電子束鍍膜的方式在平鋪分散有N型硅納米線的 SiO2表面分別制備Ti源漏電極，以及Au柵極電極或Pt柵極電極，并且使Ti源漏電極與N 型硅納米線形成歐姆接觸，使Au柵極電極或Pt柵極電極與N型硅納米線形成肖特基結(jié)。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明設(shè)計了一種工藝簡單且成本低廉的方法制備硅納米結(jié)構(gòu)肖特基結(jié)型太陽能電池，充分利用了納米結(jié)構(gòu)材料具有大的比表面積的優(yōu)勢，克服了傳統(tǒng)太陽能電池光吸收能力弱的缺點，避免了使用減反射層帶來的額外成本的增加。同時，硅納米結(jié)構(gòu)肖特基結(jié)又能提供了很大的結(jié)區(qū)面積供載流子分離，并能提供良好的導(dǎo)電路徑來傳輸電荷，有利于太陽能電池效率的提升。


圖1為本發(fā)明硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為基于實施例1中所制備的P型硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池在黑暗下和 AM 1.5G模擬光源下的電流密度與電壓關(guān)系特性曲線；圖3為基于實施例2中所制備的N型硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池在黑暗下和 AM 1.5G模擬光源下的電流密度與電壓關(guān)系特性曲線；圖中標(biāo)號1為Si基底；2為SW2層；3硅納米線；4源漏電極；5柵極電極。
具體實施例方式實施例1 本實施例硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池具有如下結(jié)構(gòu)參見圖1，在帶有S^2層2的Si基底1的S^2層的表面分散有平鋪的P型硅納米線3，設(shè)置在SiO2層上的Au源漏電極4與P型硅納米線3形成歐姆接觸，作為硅納米線端輸出電極，設(shè)置在SW2層上的Ti柵極電極5與P型硅納米線3形成肖特基結(jié)，作為太陽能電池肖特基結(jié)另一端輸出電極。本實施例中硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池的制備方法是按如下過程進(jìn)行首先，用化學(xué)氣相沉積的方法合成P型硅納米線3并將其平鋪分散在帶有300nm 厚的S^2層的Si基底的S^2層的表面；隨后采用紫外光刻及電子束鍍膜的方式在平鋪分散有P型硅納米線3的SiA表面分別制備60nm厚的Au源漏電極4，以及15nm厚的Ti柵極電極5，并且使Au源漏電極4與P型硅納米線3形成歐姆接觸，使Ti柵極電極5與P型硅納米線3形成肖特基結(jié)?；诒緦嵤├苽涞腜型硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池在黑暗下和AM 1.5G模擬光源下的電流密度與電壓關(guān)系特性曲線如圖2所示，從圖中看出制備的P型硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池具有明顯的光伏特性。實施例2 再如圖1所示，本實施例硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池具有如下結(jié)構(gòu)
在帶有SW2層2的Si基底1的SiO2層的表面分散有平鋪的N型硅納米線3，設(shè)置在SW2層上的Ti源漏電極4與N型硅納米線3形成歐姆接觸，作為硅納米線端輸出電極， 設(shè)置在SW2層上的Au柵極電極或Pt柵極電極5與N型硅納米線形成肖特基結(jié)，作為太陽能電池肖特基結(jié)另一端輸出電極。本實施例中硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池的制備方是按如下過程進(jìn)行首先用化學(xué)氣相沉積的方法合成N型硅納米線3并將其平鋪分散在帶有300nm厚的S^2層的Si基底的S^2表面；隨后采用紫外光刻及電子束鍍膜的方式在平鋪分散有N 型硅納米線3的SW2表面分別制備60nm厚和Ti源漏電極4，以及15nm厚和Au柵極電極 5，并且使Ti源漏電極4與N型硅納米線3形成歐姆接觸，使Au柵極電極或Pt柵極電極5 與N型硅納米線3形成肖特基結(jié)?；诒緦嵤├苽涞腘型硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池在黑暗下和AM 1. 5G模擬光源下的電流密度與電壓關(guān)系特性曲線如圖3所示，從圖中看出制備的N型硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池具有明顯的光伏特性。
權(quán)利要求
1.一種硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池，其特征是具有如下結(jié)構(gòu)在帶有SW2層O)的Si基底(ι)的SW2層的表面分散有平鋪的P型硅納米線(3)， 設(shè)置在所述SiO2層上的Au源漏電極(4)與所述P型硅納米線(3)形成歐姆接觸，作為硅納米線端輸出電極，設(shè)置在所述SiO2層上的Ti柵極電極(5)與所述P型硅納米線(3)形成肖特基結(jié)，作為太陽能電池肖特基結(jié)另一端輸出電極。
2.—種權(quán)利要求1所述的硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池的制備方法，其特征是按如下過程進(jìn)行首先，用化學(xué)氣相沉積的方法合成P型硅納米線(3)并將其平鋪分散在帶有SiO2層的 Si基底的S^2表面；隨后采用紫外光刻及電子束鍍膜的方式在平鋪分散有P型硅納米線 (3)的SW2表面分別制備Au源漏電極⑷，以及Ti柵極電極(5)，并且使Au源漏電極與P型硅納米線(3)形成歐姆接觸，使Ti柵極電極(5)與P型硅納米線(3)形成肖特基結(jié)。
3.—種硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池，其特征是具有如下結(jié)構(gòu)在帶有SiO2層O)的Si基底(1)的SiO2層的表面分散有平鋪的N型硅納米線(3)， 設(shè)置在所述SiO2層上的Ti源漏電極(4)與所述N型硅納米線(3)形成歐姆接觸，作為硅納米線端輸出電極，設(shè)置在所述SiO2層上的Au柵極電極或Pt柵極電極(5)與所述N型硅納米線形成肖特基結(jié)，作為太陽能電池肖特基結(jié)另一端輸出電極。
4.一種權(quán)利要求3所述的硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池的制備方法，其特征是按如下過程進(jìn)行首先用化學(xué)氣相沉積的方法合成N型硅納米線(3)并將其平鋪分散在帶有SiO2層的Si 基底的S^2表面；隨后采用紫外光刻及電子束鍍膜的方式在平鋪分散有N型硅納米線(3) 的SW2表面分別制備Ti源漏電極⑷，以及Au柵極電極或Pt柵極電極(5)，并且使Ti源漏電極⑷與N型硅納米線(3)形成歐姆接觸，使Au柵極電極或Pt柵極電極(5)與N型硅納米線(3)形成肖特基結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅納米線肖特基結(jié)型太陽能電池，其特征是具有如下結(jié)構(gòu)在帶有SiO2層的Si基底的SiO2層的表面分散有平鋪的硅納米線，設(shè)置在SiO2層上的源漏電極與硅納米線形成歐姆接觸，作為硅納米線端輸出電極，設(shè)置在SiO2層上的柵極電極與硅納米線形成肖特基結(jié)，作為太陽能電池肖特基結(jié)另一端輸出電極。本發(fā)明工藝簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)，可制備光吸收能力強(qiáng)、光電轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池，為硅納米結(jié)構(gòu)在太陽能電池的應(yīng)用中奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號H01L31/18GK102544183SQ20121003710
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者于永強(qiáng), 吳春燕, 彭強(qiáng), 揭建勝, 朱志峰, 王莉, 謝超, 郭惠爾 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)