[发明专利]一种硅基氮化铟太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅基氮化铟太阳能电池及其制备方法，所述硅基氮化铟太阳能电池包括依次层叠设置的负电极层、电流扩散层、Si子电池、至少一个柱状p‑i‑n型InN子电池和正电极层，所述正电极层与所述Si子电池之间填充有绝缘材料以完全覆盖柱状p‑i‑n型InN子电池。相较于传统PN结构的氮化铟电池，本发明采用的p‑i‑n型氮化铟电池结构由于氮化铟的本质区域(i层)的增加和存在可以允许更有效的载流子产生，从而使得硅基氮化铟太阳能电池具有较好的转换效率，在太阳能电池领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其是涉及一种硅基氮化铟太阳能电池及其制备方法。

背景技术

氮化物半导体材料由于电子运动在很宽的范围内可调，因此能带宽度范围大、禁带宽度显著大于Si等半导体材料，在晶体管、新型太阳能电池、半导体照明等诸多领域有着重要应用。其中，氮化铟具有优良的电子输运性能和窄的能带，在光电子器件中具有较好的应用潜力，但现有技术中的太阳能电池对于如何改进基于氮化铟材料的太阳能电池结构以提高其转化效率，未作深入研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅基氮化铟太阳能电池及其制备方法，该硅基氮化铟太阳能电池结合Si子电池和柱状p-i-n型InN子电池结构，使得光线从电池两侧照射均能够被吸收，同时由于氮化铟的本质区域(i层)的增加和存在可以允许更有效的载流子产生，进而提高了硅基太阳能电池的转换效率。

本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种硅基氮化铟太阳能电池，包括依次层叠设置的负电极层、电流扩散层、Si子电池、至少一个柱状p-i-n型InN子电池和正电极层，所述正电极层与所述Si子电池之间填充有绝缘材料以完全覆盖柱状p-i-n型InN子电池。

优选地，所述Si子电池包括n型Si层和p型Si层。

优选地，所述绝缘材料为光刻胶，是一种透明材料。进一步优选地，所述光刻胶为SU-8。

优选地，所述电流扩散层为ITO层、AZO、GZO、金属纳米线、纳米碳管、石墨烯、导电高分子中的任一种。电流扩散层能够加强正电极对载流子的收集。

优选地，所述柱状p-i-n型InN子电池为氮化铟纳米线结构。

进一步地，所述氮化铟纳米线结构的直径为100～500nm。

进一步地，所述的氮化铟纳米线结构的线长为1.0～1.6μm。

优选地，所述柱状p-i-n型InN子电池包括依次设置的Si掺杂的n型InN、未掺杂的i型InN和Mg掺杂的p型InN。

优选地，所述正电极层为Cr/Pt/Au正电极。

优选地，所述负电极层为Ti/Ag电极。负电极层同时也具有反射镜功能，可将光子反射回电池内部再吸收利用。

本发明还提供一种上述的硅基氮化铟太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

制备Si子电池：取n型Si衬底，在所述n型Si衬底上制备p型Si层以形成Si子电池；

采用电浆辅助分子束外延系统在所述Si子电池上生长柱状p-i-n型InN子电池；

涂覆光阻剂材料至完全覆盖柱状p-i-n型InN子电池，进行等离子体刻蚀直至所述柱状p-i-n型InN子电池的顶端露出，烘烤以固化所述光阻剂材料；

蒸镀电极：在所述柱状p-i-n型InN子电池的顶端蒸镀正电极，在所述Si子电池的底部蒸镀电流扩散层，在所述电流扩散层的底部溅射负电极。