[发明专利]一种纳米阵列结构太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种纳米阵列结构太阳能电池及其制备方法；所述太阳能电池包括：背电极、纳米阵列结构、附有纳米阵列结构和所述背电极的衬底、设置在所述纳米阵列结构表面的吸光层、填充在所述纳米阵列结构空隙中的填充层、上电极和设置在所述上电极一侧的抗反射涂层；所述背电极设置在所述衬底一面上，所述纳米阵列结构设置在所述衬底另一面；所述上电极设置在所述纳米阵列结构上方，所述抗反射涂层面向所述纳米阵列结构。该纳米阵列结构从阵列周期、直径、高度、纳米阵列顶部结构设计和填充物质等方面进行优化，提高太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种纳米阵列结构太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把太阳能转化为电能的装置。近年来，当煤炭、石油、天然气等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，倡导绿色发展理念，各国积极开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。而目前研究最成熟的技术为硅基太阳能电池，一节未经处理的硅太阳能电池只能吸收67.4％的阳光，这意味着近三分之一的阳光被它反射了，从效率来看，这些未被收获到的阳光是被浪费了，这也是阻碍太阳能电站发展壮大的主要障碍。从当今现状来看，太阳能电池面临着两大挑战：(一)光吸收效率比较低，导致转换效率比较低。(二)成本比较高，收回成本周期较长。

纳米阵列结构太阳能电池，通过调节纳米阵列结构、尺寸、顶部结构图形设计和不同填充物质的调控达到提高太阳光吸收的目的，通过在纳米阵列表面沉积宽禁带氮化物半导体吸光材料，提高光的转换效率。

因此，目前迫切需要出现一种新的结构以提高硅基薄膜太阳能电池的吸光效率和转换效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种纳米阵列结构太阳能电池及其制备方法，该纳米阵列结构从阵列周期、直径、高度、纳米阵列顶部结构设计和填充物质等方面进行优化，提高太阳能电池的光电转换效率。太阳能电池吸光层为在纳米阵列表面沉积的宽禁带氮化物半导体材料，可以增强光生载流子的产生，有利于提升电池的性能。本发明通过调节纳米阵列结构、顶部结构图案和填充物质等方面提高光电转换效率，实现能源低碳、环保、绿色和清洁的理念。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米阵列结构太阳能电池，所述太阳能电池包括：

一背电极；

一用于对太阳光反射和吸收的纳米阵列结构；

一作为所述背电极和所述纳米阵列结构载体的衬底；

一用于提高太阳光吸收率的吸光层；

一用于增强光散射的填充层；

一上电极；

一抗反射涂层；

所述衬底两侧分别设置所述纳米阵列结构和所述背电极；所述上电极设置在所述纳米阵列结构上方，所述抗反射涂层面设置在所述上电极面向所述纳米阵列结构一侧；所述吸光层设置在所述纳米阵列结构表面；所述填充层设置在所述纳米阵列结构的空隙中。

进一步地，所述纳米阵列结构是直接在衬底上通过干法刻蚀得到的。

进一步地，所述纳米阵列结构包括纳米阵列；在所述纳米阵列顶部设计一顶部结构；

所述顶部结构可以增加光在纳米阵列之间的多重反射，增加光的利用率，提高光在纳米阵列中的反射吸收，以提高光的利用率；若没有所述顶部结构，纳米阵列结构顶部太阳光直接会反射回去，不能很好利用。

进一步地，所述纳米阵列为硅基纳米阵列，所述硅基纳米阵列是指纳米阵列结构是在硅基衬底上加工而成。