[发明专利]一种三维硅基微纳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，涉及一种三维硅基微纳光子晶体太阳能电池，前接触层下侧面上设有前电极；前电极和背电极之间是三维硅基微纳光子晶体太阳能电池结构，三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，前电极嵌入在n型硅半导体层的线缺陷波导底部，p型硅半导体能与背电极构成平面；背电极的底部设有背接触层，背电极设置在p型硅半导体层的慢光区或禁带区；其厚度小，节省材料，载流子扩散距离短、稳定性好、传输效率高；三维结构规整，而且灵活多变，其加工和复合技术成熟，能成为新一代最有潜力、低成本、高效太阳能电池器件。

主权项

1.一种三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、三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材料制成的前接触层下侧面上设有周期性排列的前电极；前电极和背电极之间是三维硅基微纳光子晶体太阳能电池结构，三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；n型硅半导体为带有三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、慢光区散射元间隙和线缺陷波导；相邻的禁带区散射元之间形成禁带区散射元间隙，七行以上的禁带区散射元和禁带区散射元间隙组成禁带区；相邻的慢光区散射元之间形成慢光区散射元间隙，前电极嵌入在线缺陷波导底部，线缺陷波导两旁各有对称的1‑3行慢光区散射元；1‑3行的慢光区散射元、慢光区散射元间隙和线缺陷波导组成慢光区；在n型硅半导体中禁带区和慢光区周期性交替排列，n型硅半导体的空间排列为三角晶格、四方晶格或蜂窝状结构；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；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或不同；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。