一种传导的表面等离极化激元型异质集成太阳电池制造技术

本发明专利技术公开了一种传导的表面等离极化激元型异质集成太阳电池。本发明专利技术采用有机导电材料与硅衬底构成的异质结作为可见光波段的子电池，并在电池的制备过程中引入等离激元陷光结构，实现电池对可见光波段光的高效吸收；采用传导型表面等离极化激元(SPP)随机金属波导与硅衬底构成的异质结作为红外波段的子电池，通过设计随机金属波导的尺寸和形貌，利用等离激元“纳米天线”激励起SPP模式波，通过分离与收集该模式波通过能量转化得到的电子空穴对，实现对特定波段的红外光的响应或红外波段宽光谱的响应。该电池设计可综合解决传统多结电池中的晶格匹配及成本高问题，显著降低电池的光损失及热损耗，提升电池的宽光谱响应及光电转换效率。

A conductive surface plasmon polariton type integrated solar cell

The present invention discloses a conduction surface plasmon polariton type heterogeneous solar cell. The invention adopts heterogeneous organic conductive material and the silicon substrate as a structure formed by visible light batteries in the battery, and the preparation process of introducing plasmon light trapping structure, to achieve efficient battery absorption of visible light wave light; the conduction type surface plasmon polariton (SPP) random heterogeneous metal the waveguide and the silicon substrate composed of infrared sub node as the battery, through the design of random size and morphology of metal waveguide, using plasmonic nano antenna excited SPP wave mode, through the separation and collection of the wave energy conversion mode obtained by electron hole pairs, in response to the realization of response to a specific band of infrared light or infrared band wide spectrum. The design of the battery can solve the problems of lattice matching and high cost in the traditional multi junction cell, reduce the light loss and heat loss of the battery greatly, and improve the wide spectrum response and photoelectric conversion efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种传导的表面等离极化激元型异质集成太阳电池
本专利技术属于太阳能电池
，具体是一种传导的表面等离极化激元异质集成太阳电池。
技术介绍
太阳电池已成为当今重要的能源供给方式，二十一世纪以来，太阳电池产量在全球范围内得到了大幅的增长，经过急速增长期之后，虽然该领域取得了长足的发展与进步，然而占据市场最大份额的晶体硅等电池的光电转换效率仅为18％-20％左右，这是由于电池中的光子转换成载流子的效率原理上为Shockley-Queisser极限所限。太阳光谱覆盖350nm到2000nm宽谱波段，单带隙的硅材料难以高效地将所有入射光子转换成载流子：能量低于硅半导体带隙的光子不能被半导体吸收，而能量高于带隙的光子将通过热化过程快速损失掉额外的能量。理论上，多结太阳能电池可有效解决这一效率限制，可通过不同带隙的半导体吸收不同波段的光，覆盖整个太阳光谱，并尽可能地减少电池中的热损失。目前，砷化镓基多结太阳能电池目前效率已达35％以上，然而多结电池生长过程需考虑晶格匹配，工艺要求高，且衬底昂贵。高转换效率、低成本的太阳电池是光伏
研究人员一直在不懈追求的目标。相对于传统的太阳电池，光生载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传导的表面等离极化激元型异质集成太阳电池，其特征在于：该太阳电池由透明导电薄膜层(1)、纳米天线结构(2)、随机金属波导结构(3)、有机导电材料层(4)、等离激元陷光结构(5)、硅衬底(6)、背电极(7)构成；其位置关系由上至下依次为透明导电薄膜层(1)、有机导电材料层(4)、硅衬底(6)和背电极(7)，其中随机金属波导结构(3)与硅衬底(6)紧密接触，纳米天线结构(2)在随机金属波导结构(3)上，并与透明导电薄膜层(1)紧密接触；有机导电材料层(4)包覆在随机金属波导结构(3)表面，其高度低于随机金属波导结构(3)高度，等离激元陷光结构(5)分散在有机导电材料层(4)中或者分散在有机导电...

【技术特征摘要】
1.一种传导的表面等离极化激元型异质集成太阳电池，其特征在于：该太阳电池由透明导电薄膜层(1)、纳米天线结构(2)、随机金属波导结构(3)、有机导电材料层(4)、等离激元陷光结构(5)、硅衬底(6)、背电极(7)构成；其位置关系由上至下依次为透明导电薄膜层(1)、有机导电材料层(4)、硅衬底(6)和背电极(7)，其中随机金属波导结构(3)与硅衬底(6)紧密接触，纳米天线结构(2)在随机金属波导结构(3)上，并与透明导电薄膜层(1)紧密接触；有机导电材料层(4)包覆在随机金属波导结构(3)表面，其高度低于随机金属波导结构(3)高度，等离激元陷光结构(5)分散在有机导电材料层(4)中或者分散在有机导电材料层(4)与硅衬底(6)界面处。2.根据权利要求1所述的一种传导的表面等离极化激元型异质集成太阳电池，其特征在于，所述的透明导电薄膜层(1)，供选材料为氧化铟锡ITO、掺铝氧化锌AZO或掺氟氧化锡FTO，厚度为10纳米到100纳米。3.根据权利要求1所述的一种传导的表面等离极化激元型异质集成太阳电池，其特征在于，所述的纳米天线结构(2)，采用的形状为圆锥形、棱锥形或星型，供选材料为金、银或钯材料，其等离激元谐振峰调谐范围为紫外到红外波段，尺寸为10纳米到100纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彤，张晓阳，王善江，苏丹，曹榕，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32