[发明专利]基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池及其制造方法

权利要求书

1.基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池，其特征在于，包括单晶半导体衬底(1)，单晶半导体衬底(1)上面淀积隔离层(2)，单晶半导体衬底(1)背面淀积金属背电极(3)，在隔离层(2)上开窗口形成有效结区，在结区中制备有仿生蛾眼阵列(4)，在隔离层(2)的窗口周围淀积有金属前电极(5)，在仿生蛾眼阵列(4)上制备有另一种半导体材料(6)。

2.根据权利要求1所述的基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池，其特征在于，所述的单晶半导体衬底(1)为硅(Si)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或氮化镓(GaN)中的一种。

3.根据权利要求1所述的基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池，其特征在于，所述的隔离层(2)为SiO₂或Si₃N₄。

4.根据权利要求1所述的基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属背电极(3)采用溅射或电子束蒸发的钛(Ti)/钯(Pd)/金(Au)或钛(Ti)/钯(Pd)/银(Ag)叠层结构，与单晶半导体衬底(1)形成欧姆接触。

5.根据权利要求1所述的基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池，其特征在于，所述的仿生蛾眼阵列(4)是采用反应等离子体刻蚀(RIE)或电感耦合等离子体刻蚀(ICP)制备的圆柱、方柱或不规则柱形，阵列的排布是三角阵、方阵或不规则排列，圆柱的直径为200nm-2μm，高度为100nm-10μm，间距为100nm-2μm。

6.根据权利要求1所述的基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属前电极(5)采用溅射或电子束蒸发的钛(Ti)/金(Au)叠层结构，与半导体材料(6)形成欧姆接触。

7.根据权利要求1所述的基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池，其特征在于，所述半导体材料(6)包括有机或无机的半导体材料，包括石墨烯(graphene)、碘化亚铜(CuI)、酞菁铜(CuPc)、聚3-己噻吩(P3HT)等和n型半导体衬底形成异质结的p型半导体材料，或富勒烯(C60)及其衍生物(PCBM)等与p型半导体衬底形成异质结的n型半导体材料。

8.基于仿生蛾眼半导体异质结太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、在单晶半导体衬底(1)上淀积氧化硅(SiO₂)或氮化硅(Si₃N₄)作为隔离层(2)；

二、在单晶半导体衬底(1)背面淀积金属作为背电极(3)；

三、通过湿法腐蚀隔离层(2)形成窗口，露出单晶半导体衬底(1)表面，用于定义异质结面积和光照区域，在此区域中再通过光刻和干法刻蚀形成半导体仿生蛾眼阵列(4)；

四、采用剥离(lift-off)的方法在隔离层(2)的窗口周围淀积金属形成金属前电极(5)；

五、通过蒸发、旋涂或转移的方法在单晶半导体衬底(1)的仿生蛾眼阵列(4)上制备半导体材料(6)，并与金属前电极(5)接触，最终形成异质结太阳能电池。