一种晶体硅量子点叠层太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种晶体硅量子点叠层太阳能电池，其中，包括依次层叠的铝背电场、晶体硅衬底、发射结、硅化物层、透明膜层和金属电极，其中，所述硅化物层包括隧道结和子电池，所述子电池中含有硅量子点，所述隧道结和子电池交替堆叠形成多层结构，从发射结至透明膜层所述多层结构中隧道结的层厚度渐变，从发射结至透明膜层所述多层结构中子电池的层厚度渐变。本实用新型专利技术提供的晶体硅量子点叠层太阳能电池可充分吸收紫外区和可见光区不同能量的光子，增强电池光生电流，有效提高电池的开路电压和光电转换性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种晶体硅量子点叠层太阳能电池。
技术介绍
量子点太阳电池，被称为第三代太阳能光伏电池，也是目前光伏电池研发领域最新、最前沿的太阳电池之一。量子点太阳电池一般是将量子点镶嵌在太阳能电池片的半导体薄膜中，利用量子点的光电特性能够大幅提高光伏电池的光电转换效率。现有技术公开了一种多结量子点太阳电池，包括依次层叠的金属层、Si衬底、第一子电池、隧道结、第二子电池、隧道结、第三子电池、窗口、减反射层、电极。该多结叠层电池结构相对比较复杂，制备工序较多而不易操作，且其公开的量子点结构相对比较单一，发挥量子点材料发电的优势和作用相对有限，不能有效吸收各个波段不同能量的光子。因此，亟需开发一种新的量子点叠层太阳电池，以提高量子点太阳电池的光电转换性能。
技术实现思路
为解决现有技术提供的多结量子点太阳电池光电转效率性能较低的缺陷的技术问题，本技术提供了一种可充分吸收紫外区和可见光区不同能量的光子，增强电池光生电流，有效提高电池的开路电压和光电转换性能好的晶体硅量子点叠层太阳能电池。基于上述目的，本技术提供的一种晶体硅量子点叠层太阳能电池，其中，包括依次层叠的铝背电场、晶体硅衬底、发射结、硅化物层、透明膜层和金属电极，其中，所述硅化物层包括隧道结和子电池，所述子电池中含有硅量子点，所述隧道结和子电池交替堆叠形成多层结构，从发射结至透明膜层所述多层结构中隧道结的层厚度渐变，从发射结至透明膜层所述多层结构中子电池的层厚度渐变。优选的，每层子电池中硅量子点的粒径随着子电池厚度的变化而变化。优选的，每个子电池中的硅量子点的粒径大小大致相同。优选的，每层子电池包括依次层叠的p层、i层和n层，所述p层、i层和n层中分别含有硅量子点。优选的，子电池中多个所述硅量子点有序排列，所述p层、i层和n层中相邻所述硅量子点的间距为1-8nm。优选的，相邻p层、i层和n层中，p层中的硅量子点在i层上的投影是在相邻的硅量子点之间的空隙上；i层中的硅量子点在n层上的投影是在相邻的硅量子点之间的空隙上。优选的，从发射结至透明膜层所述多层结构中隧道结的层厚度逐渐减薄，多层结构中子电池的层厚度逐渐减薄。优选的，隧道结的层厚度最厚为6-8nm，最薄为1-3nm；所述子电池的层厚度最厚为8-10nm，最薄为1-3nm。优选的，从发射结至透明膜层所述子电池中硅量子点的粒径逐渐减小；所述硅量子点的粒径最大为6-8nm，最小为1-3nm。优选的，交替堆叠的隧道结和子电池中第一层所述隧道结与发射结接触。优选的，发射结的层厚度为50-500nm；所述硅化物层的层厚度为20-200nm；所述透明膜层的层厚度为20-100nm。本技术的专利技术人在研究过程中发现，在晶体硅量子点太阳电池中将隧道结和含硅量子点的子电池交替堆叠形成多层结构，且由发射结至透明膜层，隧道结和子电池的层厚度渐变，即将硅化物层内部设计成渐变厚度的多层结构，可充分吸收紫外区和可见光区不同能量的光子，从而增强电池光生电流；在优选情况下，含硅量子点的硅化物层中硅量子点的颗粒密度由发射结至透明膜层依次增大可以有效提高电池的开路电压。本技术提供的晶体硅量子点叠层太阳电池能有效提高光生电流和开路电压且制备工艺简单易行，适合大规模工业化生产。本技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术，但并不构成对本技术的限制。在附图中：图1为本技术实施例1中晶体硅量子点叠层太阳能电池结构示意图。图2为本技术实施例1中硅化物层的结构示意图。图1-图2中：1、铝背电场，2、晶体硅衬底，3、发射结，4、硅化物层，5、透明膜层，6、金属电极，7、硅量子点，41、隧道结，42、子电池，421、p层，422、i层，423、n层。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面结合附图及实施例对本技术做进一步描述。本技术提供了一种晶体硅量子点叠层太阳能电池，包括依次层叠的铝背电场1、晶体硅衬底2、发射结3、硅化物层4、透明膜层5和金属电极6，硅化物层4一般含有硅量子点，采用硅量子点的光电特性能够大幅提高光伏电池的光电转换效率。实施例1如图1所示，从下至上的顺序依次是铝背电场1、晶体硅衬底2、发射结3、硅化物层4、透明膜层5和金属电极6，如图1至图2所示，硅化物层4包括隧道结41和子电池42，子电池42含有硅量子点7。其中，隧道结41和子电池42交替堆叠形成多层结构，如图2所示本实施例含有4层结构具体可以是，第一层隧道结41/第一层子电池42/第二层隧道结41/第二层子电池42；从下至上的顺序依次是将第一层隧道结41的背光面与发射结3接触，并覆盖发射结3的向光面；将第一层子电池42的背光面与第一层隧道结41接触，并覆盖第一层隧道结41的向光面；将第二层隧道结41的背光面与第一层子电池42接触，并覆盖第一层子电池42的向光面；将第二层子电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅量子点叠层太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠的铝背电场、晶体硅衬底、发射结、硅化物层、透明膜层和金属电极，其中，所述硅化物层包括隧道结和子电池，所述子电池中含有硅量子点，所述隧道结和子电池交替堆叠形成多层结构，从发射结至透明膜层所述多层结构中隧道结的层厚度渐变，从发射结至透明膜层所述多层结构中子电池的层厚度渐变。

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅量子点叠层太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠的铝背电场、晶体硅衬底、发射结、硅化物层、透明膜层和金属电极，其中，所述硅化物层包括隧道结和子电池，所述子电池中含有硅量子点，所述隧道结和子电池交替堆叠形成多层结构，从发射结至透明膜层所述多层结构中隧道结的层厚度渐变，从发射结至透明膜层所述多层结构中子电池的层厚度渐变。2.根据权利要求1所述的晶体硅量子点叠层太阳能电池，其特征在于，每层所述子电池中硅量子点的粒径随着子电池厚度的变化而变化。3.根据权利要求2所述的晶体硅量子点叠层太阳能电池，其特征在于，每个所述子电池中的硅量子点的粒径大小大致相同。4.根据权利要求1所述的晶体硅量子点叠层太阳能电池，其特征在于，每层所述子电池包括依次层叠的p层、i层和n层，所述p层、i层和n层中分别含有硅量子点。5.根据权利要求4所述的晶体硅量子点叠层太阳能电池，其特征在于，所述子电池中多个所述硅量子点有序排列，所述p层、i层和n层中相邻所述硅量子点的间距为1-8nm。6.根据权利要求5所述的晶体硅量子点叠层太阳能电池，其特征在于，相邻所述p层...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐华毕，
申请(专利权)人：惠州比亚迪实业有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44