[发明专利]一种天线太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种天线太阳能电池，主要包括基底和光电转化层，其特征在于所述基底由表面与二氧化硅薄膜的附着力为1×10³N/cm²以上的非导电材料构成；所述光电转化层排布在基底上表面，主要由电池单元阵列、主电极以及填充其间的二氧化硅构成，电池单元阵列的正负电极分别与正负主电极相连，并且外接与正负辅助电极相连，正负辅助电极分别外接与正负主电极相连；所述电池单元阵列是由电池单元组成的并联阵列串联后再并联而成，其中电池单元是由单个宽频接收天线和与其相邻的次级电极以及将次级电极与宽频接收天线相连的桥式整流电路构成，所述桥式整流电路由MIM二极管组成，MIM二极管直接连在天线输出端上。

2.根据权利要求1所述的天线太阳能电池，其特征在于所述基底为硅片。

3.根据权利要求1所述的天线太阳能电池，其特征在于所述宽频接收天线是领结形天线，其领结片材料为金属C，领结角为60°～120°，单个领结片长度150～500nm，两个领结片尖端之间的相对距离为10～30nm，领结形天线的厚度为50～150nm；所述次级电极为排布在领结型天线上下两侧的金属条，次级电极延伸方向与领结型天线两个领结片尖端连线方向相一致；所述次级电极的金属条宽度为20～100nm，厚度与所述领结型天线厚度相同；领结形天线与相邻次级电极围成的区域内由次级电极金属条向空白处延伸填充，次级电极边缘与领结片边缘之间留有间隙，间隙宽度为14～50nm；所述次级电极材料同领结片材料一致；

所述领结形天线的每个领结片尖端与相邻两侧的次级电极之间分别接有MIM二极管，MIM二极管绝缘层厚度小于等于5nm，二极管金属层与绝缘层的接触面积为36～400nm²。

4.根据权利要求3所述的天线太阳能电池，其特征在于所述领结形天线领结角为80°～100°，单个领结片长度200～300nm，两个领结片尖端之间的相对距离为15～25nm；领结形天线的厚度为80～100nm；所述次级电极金属条的宽度为30～60nm，所述次级电极边缘与领结片边缘之间的间隙宽度为20～30nm。

5.根据权利要求3所述的天线太阳能电池，其特征在于所述领结形天线的领结片上表面生长有一层绝缘层薄膜，优选为二氧化硅；绝缘层厚度不超过5nm，优选为0.5～4nm；每个领结片的尖端分别与两侧的次级电极之间桥搭有窄金属条，所述窄金属条桥搭在次级电极金属上表面和天线领结片绝缘层的上表面，窄金属条与天线领结片绝缘层的搭接部分面积为36-400nm²，优选为250～260nm²；窄金属条的宽度为6～43nm，优选为10～20nm；窄金属条厚度为20～100nm，优选为30～50nm；所述电池单元中领结形天线的领结片尖端与两侧相邻的次级电极之间共桥搭有四个所述窄金属条，同一次级电极一侧的窄金属条材料相同，但同一电池单元不同次级电极连接的窄金属条材料不同，分别为金属A和金属B；所述的金属A、B、C满足如下条件：①电阻率均小于等于1×10^-7Ω·m；②三种金属材料的功函数关系符合f(A)＞f(C)＞f(B)或者f(B)＞f(C)＞f(A)的条件。

6.根据权利要求1所述的天线太阳能电池，其特征在于所述电池单元阵列由如下方式构成：先由若干个所述电池单元按照其次级电极延伸方向排布，并将相邻电池单元的同侧次级电极连通，构成电池单元的并联阵列，电池单元并联阵列中，两个相邻电池单元之间的间距为10～500nm，优选为30～100nm；将以上所述的若干个电池单元的并联阵列通过相邻阵列共享一条次级电极的方式按照垂直于次级电极延伸方向排布而构成一个串联阵列；再将以上所述若干串联阵列在主电极之间按照主电极延伸的方向排布并联后构成整个电池单元阵列；串联阵列最外侧的两个次级电极同时也分别是该串联阵列的正、负电极，其中串联阵列正电极一端与正主电极相连，串联阵列负电极一端与负主电极相连，电池串联阵列中的其他次级电极都不与主电极相连；所述串联阵列的正、负电极，其不与主电极相连的一端分别外接与正、负辅助电极相连。