[发明专利]一种二维硅基微纳光子晶体太阳能电池

权利要求书

1.一种二维硅基微纳光子晶体太阳能电池，其特征在于主体结构包括前接触层、前电极、二维硅基微纳光子晶体太阳能电池结构、背电极和背接触层；透明导电氧化物TCO材料制成前接触层的下侧面上设有周期性排列的前电极；前电极和背电极之间设有二维硅基微纳光子晶体太阳能电池结构，二维硅基微纳光子晶体太阳能电池结构的上层为n型硅半导体层，下层为p型硅半导体层，n型硅半导体层和p型硅半导体层形成PN结；背电极的底部设有背接触层，背接触层的材料与前接触层的材料相同；铝薄层结构的背电极设置在p型硅半导体层的慢光区域或禁带区域，背电极或为单一的薄层，背电极的形状与前电极的形状相同，均为条形状；入射光通过前接触层照射在二维硅基微纳光子晶体太阳能电池结构上，由于禁带和慢光效应，二维硅基微纳光子晶体太阳能电池结构具有很好的陷光作用，有效进行光电转换，激发出载流子，而且慢光效应保证载流子流动的方向性和稳定性；前电极和背电极为光伏效应的载流子构成电路做准备，背接触层对入射光增反，提高电池效率。

2.根据权利要求1所述二维硅基微纳光子晶体太阳能电池，其特征在于所述n型硅半导体为带有二维硅基带有禁带和慢光效应的纳米光子晶体介质柱或空气孔结构，包括禁带区散射元、禁带区散射元间隙、慢光区散射元和慢光区散射元间隙；相邻的禁带区散射元之间形成禁带区散射元间隙；相邻的慢光区散射元之间形成慢光区散射元间隙；散射元为圆弓形或椭圆形；n型硅半导体的空间排列为三角晶格或四方晶格结构；设n型硅半导体的晶格常数为a，参数b和c分别代表圆弓形或椭圆形散射元长轴和短轴的半径，定义参数e＝1-c/b,e＝0-1，参数a、e根据禁带和慢光的要求而变化；禁带区由7行以上的禁带区散射元和禁带区散射元间隙组成，以便入射光或其分量不能向垂直方向传播，具有很好的陷光作用；慢光区的慢光散射元和慢光区散射元间隙有多种变化，以实现高品质因数的微腔参数和获得较高群折射率；禁带区和慢光区结构高度相同，其厚度大于50μm，禁带区和慢光区周期性交替排列；p型硅半导体为厚度大于50μm的单一半导体结构，p型硅半导体能与背电极构成平面。