[发明专利]一种二维硅基光子晶体太阳能电池

摘要

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种二维硅基光子晶体太阳能电池，前接触层的下侧面上设有前电极；前电极和背电极之间设有蜂窝状太阳能电池结构，蜂窝状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；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蜂窝状太阳能电池结构上；其结构规整，灵活多变，加工和复合技术成熟，可成为新一代最有潜力、低成本、高效太阳能电池器件。

主权项

一种二维硅基光子晶体太阳能电池，主体结构包括前接触层、前电极、蜂窝状太阳能电池结构、背电极和背接触层；透明导电氧化物材料制成的前接触层的下侧面上设有前电极；前电极和背电极之间设有蜂窝状太阳能电池结构，蜂窝状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蜂窝状太阳能电池结构上，前电极和背电极为光伏效应的载流子构成电路，背接触层增强入射光的反射，提高电池效率，其特征在于所述N型硅半导体层为有禁带和慢光效应的纳米光子晶体介质柱或空气孔结构，包括禁带区构建基元、禁带区构建基元间隙和线缺陷波导；禁带区构建基元之间为均匀分布的禁带区构建基元间隙，19行以上的禁带区构建基元和禁带区构建基元间隙组成禁带区，以便入射光或其分量不能向垂直于介质柱或空气孔的方向传播，相邻禁带区构建基元交接处为线缺陷波导，线缺陷波导则构成网状慢光波导结构，前电极嵌入网状慢光波导结构的底部；纳米光子晶体介质柱或空气孔结构的加工高度或深度为50μm，整个N型硅半导体层的厚度为70μm；P型硅半导体层的结构与N型硅半导体层的结构相同，或为单一的半导体结构，P型硅半导体层与N型硅半导体层的结构相同时，其厚度为70μm；P型硅半导体层为单一的半导体结构时，其厚度为200μm；P型硅半导体层与背电极在同一平面上，背电极为网状结构，与前电极的结构对应。