專利名稱：一種pn結(jié)陣列受光的太陽(yáng)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及太陽(yáng)電池技術(shù)，特別涉及一種PN結(jié)陣列受光的太陽(yáng)電池，它特別適合于制備高轉(zhuǎn)換效率、低成本的太陽(yáng)電池。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)電池是一種可以將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電能的元器件， 是一種可持續(xù)發(fā)展的新能源，受到了各國(guó)政府的高度重視，特別是在中國(guó)政府的大力支持下，我國(guó)出現(xiàn)了一批有國(guó)際影響力的太陽(yáng)能高科技公司。然而，由于存在光電轉(zhuǎn)換效率低、成本較高的難題，當(dāng)前的太陽(yáng)電池的相關(guān)企業(yè)或公司的發(fā)展仍然離不開政府的支持，在一定時(shí)期仍然是一種較“奢侈”的新能源。因此，提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率與降低成本是太陽(yáng)電池領(lǐng)域亟待解決的核心問題。圍繞這一核心問題，太陽(yáng)電池的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段第一階段以晶體硅(Si)為代表，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高、壽命長(zhǎng)和穩(wěn)定性好，但原料消耗大，成本偏高；第二階段是以S1、碲化鎘和銅銦鎵硒、染料敏化電池為代表的薄膜電池，其優(yōu)點(diǎn)是原料消耗小，成本較低，但轉(zhuǎn)換效率不如晶體Si電池；第三階段是基于新效應(yīng)、新原理的寬光譜、高效率與低成本的電池，它代表了太陽(yáng)電池的發(fā)展方向，主要有疊層太陽(yáng)電池、基于多激子產(chǎn)生效應(yīng)的量子點(diǎn)電池、中間帶隙電池、熱載流子電池與熱光伏電池等。這些電池的共同特點(diǎn)是由于采用了層狀結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)光入射至工作區(qū)(如PN結(jié)附近)都必須穿過一層薄膜，例如Si太陽(yáng)電池的η型或P型層薄膜，而該層薄膜對(duì)大于其帶隙的高能光子具有很大的吸收系數(shù)，極大降低了到達(dá)工作區(qū)的太陽(yáng)光的強(qiáng)度，從而降低了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，如何設(shè)計(jì)一種新型結(jié)構(gòu)的電池，使得太陽(yáng)光入射至工作區(qū)(如PN結(jié)附近)時(shí)無須穿越頂層薄膜可以極大提高電池的轉(zhuǎn)換效率。
發(fā)明內(nèi)容本專利的目的是提供一種PN結(jié)陣列受光結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池，解決當(dāng)前太陽(yáng)電池的頂層薄膜對(duì)太陽(yáng)光的強(qiáng)吸收的難題，避免了太陽(yáng)光入射至PN結(jié)前的能量損耗，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。PN結(jié)陣列受光結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)特征在于在η型或P型半導(dǎo)體材料襯底上通過熱擴(kuò)散形成等間隔的周期性排列的PN結(jié)陣列，PN結(jié)陣列的寬度為O. 2 3 μ m，深度為5 20 μ m ;將η型及P型層分別串聯(lián)起來形成太陽(yáng)電池。電池工作時(shí)，太陽(yáng)光直接入射至PN結(jié)陣列。本專利的優(yōu)點(diǎn)是1.工作時(shí)太陽(yáng)光無須穿越頂層薄膜，直接照射至PN結(jié)陣列，解決了當(dāng)前太陽(yáng)電池的頂層薄膜對(duì)太陽(yáng)光的強(qiáng)吸收的難題，避免了太陽(yáng)光入射至PN結(jié)前的能量損耗，從而提高了太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。[0010]2.本專利結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備成本低，并且與現(xiàn)有的半導(dǎo)體制備工藝相兼容，容易推廣應(yīng)用。

圖1為本專利的實(shí)施例的η型Si襯底的背面重?fù)诫s后的示意圖。圖2為本專利的實(shí)施例的圖1的樣品表面被SiO2薄膜部分覆蓋后的示意圖。圖3為本專利的實(shí)施例的圖2的樣品表面被光刻膠覆蓋、曝光顯影后的示意圖。圖4為本專利的實(shí)施例的圖3的樣品進(jìn)行P型摻雜后的示意圖。圖5為本專利的實(shí)施例的圖4的樣品表面蒸鍍金屬電極后的示意圖。圖6為本專利的實(shí)施例的圖5的樣品表面的俯視圖。圖7為PN結(jié)陣列受光結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
下面以制備與本專利具有相同結(jié)構(gòu)的Si太陽(yáng)電池為例具體說明本專利的太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)與一般的制備方法。 ①襯底背面重?fù)诫s如圖1所示，將η型Si襯底I洗凈后采用熱擴(kuò)散的方式摻入VI族元素，形成重?fù)诫s的η+型層2。②熱氧化制備表面部分覆蓋的SiO2絕緣層為了防止在光照面制備歐姆接觸時(shí)直接導(dǎo)通η型層與P型層，接著采用熱氧化與化學(xué)蝕刻的方法在η型層表面覆蓋二條平形的帶狀SiO2薄膜3，如圖2所示。③制備柵狀結(jié)構(gòu)的光刻膠層采用旋涂法在樣品的表面旋涂一層光刻膠，并顯影成等間隔的周期性排列的柵狀結(jié)構(gòu)4，如圖3所示。④制備P型層采用熱擴(kuò)散技術(shù)摻入B原子，形成周期性排列的P型層5，如圖4所
/Jn ο⑤制備歐姆接觸溶解掉光刻膠，接著采用熱蒸發(fā)技術(shù)蒸鍍金屬薄膜，形成前電極歐姆接觸6與背電極歐姆接觸7，如圖5所示。為了便于說明本專利的結(jié)構(gòu)，圖6給出了形成歐姆接觸后電池的俯視圖。
權(quán)利要求1.一種PN結(jié)陣列受光的太陽(yáng)電池，其特征在于在η型或P型半導(dǎo)體材料襯底上通過熱擴(kuò)散形成等間隔的周期性排列的PN結(jié)陣列，PN結(jié)陣列的寬度為O. 2 3 μ m，深度為5 .20 μ m ; 將η型及P型層分別串聯(lián)起來形成太陽(yáng)電池；電池的受光面為PN結(jié)陣列。
專利摘要本專利公開了一種PN結(jié)陣列受光的太陽(yáng)電池，在n型或p型半導(dǎo)體材料襯底上形成等間隔的周期性排列的PN結(jié)陣列，并將n型或p型層分別串聯(lián)起來形成太陽(yáng)電池；電池工作時(shí)太陽(yáng)光直接入射至PN結(jié)陣列。本專利最大的優(yōu)點(diǎn)是由于采用了PN結(jié)陣列直接受光的結(jié)構(gòu)，工作時(shí)太陽(yáng)光無須穿越p型或n型薄膜，解決了當(dāng)前太陽(yáng)電池的頂層薄膜對(duì)太陽(yáng)光的強(qiáng)吸收的難題，避免了太陽(yáng)光入射至PN結(jié)前的能量損耗，從而提高了太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L27/142GK202888183SQ201220384458
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者鄧惠勇, 郭建華, 邱鋒, 呂英飛, 胡淑紅, 胡古今, 戴寧 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所