一种热载流子太阳电池制造技术

一种热载流子太阳电池，其特征是包括透光材料层、透明导电薄膜层、多孔状半导体材料薄膜层、多孔状半导体薄膜中填充的金属材料、金属电极层；从迎光面开始，器件结构依次为：透光材料层、透明导电薄膜层、金属电极层；多孔状半导体材料薄膜层填充了金属材料。本发明专利技术结合先进的金属等离子激元、金属-半导体势垒、纳米复合结构等理念与理论，提出了一种结构简单、性能优异的热载流子太阳电池结构，使得热载流子太阳电池理念的实现成为了可能，为太阳电池及半导体器件的发展提供了一条新的思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳电池领域，涉及太阳电池的结构设计及制备技术。
技术介绍
热载流子太阳电池是澳大利亚新南威尔士大学的Martin Green所提的第三代太阳电池的一种，其最高理论转化效率可达80%以上，具有美好的前景。其基本工作原理是将光激发所产生的高能载流子在其与晶格热碰撞损失以前收集起来，以达到高效利用的目的。但实际情况是从光激发产生高能载流子到晶格碰撞热损失之间的时间非常短暂，只有皮秒量级，导致对器件结构提出了一些非常特殊的要求，所以到目前为止并未有合理有效的器件结构被专利技术出来，只有一些初步的理论研究结果。本专利技术从热载流子太阳电池的基本工作原理出发，结合先进的金属等离子激元、金属-半导体势皇、纳米复合结构等理念与理论，专利技术了一种结构简单、性能优异的热载流子太阳电池结构，并设计了其核心部分的制备技术路线。使得热载流子太阳电池理念的实现成为了可能，为太阳电池及半导体器件的发展提供了一条新的思路。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种热载流子太阳电池。本专利技术结合多种新型半导体及金属材料和器件的理念和理论，设计一种结构合理，性能优异的热载流子太阳电池结构，并设计其核心部分的制备技术路线，使得该先进太阳电池的实现成为可能，从而进一步提高太阳电池的转化效率，为太阳电池应用的普及贡献力量。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种热载流子太阳电池，包括透光材料层、透明导电薄膜层、多孔状半导体材料薄膜层、多孔状半导体薄膜中填充的金属材料、金属电极层，从迎光面开始，器件结构依次为:透光材料层、透明导电薄膜层、金属电极层；多孔状半导体材料薄膜层填充了金属材料。本专利技术所述的多空状半导体材料薄膜层由中、宽带隙可传导电子的疏松多孔状半导体薄膜构成；多空状半导体材料薄膜层的制备方法可为湿法化学法或者化学气相沉积法。本专利技术所述的多孔状半导体薄膜的厚度在10纳米-100微米范围内。本专利技术所述的多孔状半导体材料薄膜层填充的金属材料优选银或金。其与金属电极的材料可为同一种材料，例如银或者金；也可为不同种的材料，例如多孔状半导体材料薄膜层填充银，金属电极用金。本专利技术的有益效果:专利技术了一种结构简单、具有明显热载流子效应的热载流子太阳电池结构，并设计了其核心部分的制备技术路线。使得热载流子太阳电池理念的实现成为了可能，为太阳电池及半导体器件的发展提供了一条新的思路。【附图说明】附图1是本专利技术所提及的热载流子太阳电池的主要结构示意图。其中，I为透光材料层；2为透明导电薄膜层；3为多孔状半导体材料薄膜层；4为多孔状半导体薄膜中填充的金属材料；5为金属电极层。【具体实施方式】本专利技术将结合附图，通过以下实施例作进一步说明。实施例1。以银作为多孔状半导体薄膜中填充的金属和金属电极材料。附图1中所示1~5部分分别采用以下材料构成: 1、透光材料层:高透过率玻璃，作为透光材料层(也是基底支撑材料)。2、透明导电薄膜层:FT0薄膜，作为透明导电薄膜层。3、多孔状半导体材料薄膜层:二氧化钛薄膜，以200~500纳米粒径的二氧化钛粉末在FTO玻璃上压实并加热固化而成疏松多孔状半导体材料薄膜层，厚度I微米。4、纳米银颗粒及纳米银薄膜填充金属，采用化学浴的方法在多孔状半导体材料薄膜层的孔洞中沉积连续或不连续的纳米银颗粒。5、金属电极层:在多孔状半导体材料薄膜层的表面采用热蒸发法沉积一层银薄膜层作为金属电极电极。实施例2。以银作为多孔状半导体薄膜中填充的金属，金作为金属电极材料。附图1中所示1~5部分分别采用以下材料构成。1、透光材料层:高透过率玻璃，作为透光材料(也是基底支撑材料)。2、透明导电薄膜层:FT0薄膜，作为透明导电薄膜材料。3、多孔状半导体材料薄膜层:氧化锌薄膜，以200~500纳米粒径的氧化锌粉末在FTO玻璃上压实并加热固化而成疏松多孔状半导体材料薄膜层，厚度100微米。4、纳米银填充金属，采用化学浴的方法在孔洞中沉积纳米银颗粒及氧化锌表面的纳米银薄膜。5、金电极，在上述膜片的表面采用溅射法沉积一层金薄膜作为金属电极。实施例3。以银作为多孔状半导体薄膜中填充的金属，金作为金属电极材料。附图1中所示1~5部分分别采用以下材料构成。1、透光材料层:高透过率玻璃，作为透光材料(也是基底支撑材料)。2、透明导电薄膜层:ΙΤ0薄膜，作为透明导电薄膜材料。3、多孔状半导体材料薄膜层:二氧化钛薄膜，以溶胶凝胶法在ITO玻璃表面形成一层孔洞半径在10纳米量级的厚度为100纳米的二氧化钛薄膜。4、铝填充金属，采用化学气相沉积的方法在孔洞中沉积纳米铝颗粒。5、铂电极，在上述膜片的表面采用溅射法沉积一层铂薄膜作为金属电极。【主权项】1.一种热载流子太阳电池，其特征是包括透光材料层、透明导电薄膜层、多孔状半导体材料薄膜层、多孔状半导体薄膜中填充的金属材料、金属电极层；从迎光面开始，器件结构依次为:透光材料层、透明导电薄膜层、金属电极层；多孔状半导体材料薄膜层填充了金属材料。2.根据权利要求1所述的热载流子太阳电池，其特征是所述的多空状半导体材料薄膜层由中、宽带隙可传导电子的疏松多孔状半导体薄膜构成。3.根据权利要求1所述的热载流子太阳电池，其特征是所述的多孔状半导体薄膜的厚度在10纳米-100微米范围内。4.根据权利要求1所述的热载流子太阳电池，其特征是所述的多孔状半导体材料薄膜层填充的金属材料为银或金。5.根据权利要求1所述的热载流子太阳电池，其特征是所述的多孔状半导体材料薄膜层填充的金属材料与金属电极的材料为同一种材料或不同种的材料。【专利摘要】一种热载流子太阳电池，其特征是包括透光材料层、透明导电薄膜层、多孔状半导体材料薄膜层、多孔状半导体薄膜中填充的金属材料、金属电极层；从迎光面开始，器件结构依次为：透光材料层、透明导电薄膜层、金属电极层；多孔状半导体材料薄膜层填充了金属材料。本专利技术结合先进的金属等离子激元、金属-半导体势垒、纳米复合结构等理念与理论，提出了一种结构简单、性能优异的热载流子太阳电池结构，使得热载流子太阳电池理念的实现成为了可能，为太阳电池及半导体器件的发展提供了一条新的思路。【IPC分类】H01L31/07, H01L31/04【公开号】CN105428436【申请号】CN201510813912【专利技术人】黄海宾, 岳之浩, 周浪 【申请人】南昌大学【公开日】2016年3月23日【申请日】2015年11月23日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热载流子太阳电池，其特征是包括透光材料层、透明导电薄膜层、多孔状半导体材料薄膜层、多孔状半导体薄膜中填充的金属材料、金属电极层；从迎光面开始，器件结构依次为：透光材料层、透明导电薄膜层、金属电极层；多孔状半导体材料薄膜层填充了金属材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海宾，岳之浩，周浪，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36