The present invention discloses a laterally polarized heterogeneous integrated solar cell. The invention adopts the heterogeneous n type organic polymer materials and P type silicon substrate structure formed by the as 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 of surface plasmon polaritons (polarization SPP) nanotaper crystal array structure and N type organic polymer material layer as the sub cell infrared band, the size and morphology of nano cone array design, the use of long wavelength incident sunlight in the light at the interface with the N type organic polymer nano cone excitation SPP mode wave, by separating and collecting the wave mode conversion the energy of the electron hole pairs, in response to the realization of response to a specific band of infrared light or infrared spectral width. The design of the battery can solve the problem of lattice matching and high cost in the traditional multi junction battery, and greatly reduce the cost of the battery material.
【技术实现步骤摘要】
一种等离极化激元横向异质集成的太阳电池
本专利技术属于太阳能电池
,具体是一种等离极化激元横向异质集成的太阳电池。
技术介绍
随着石化能源的枯竭,太阳能电池技术得到飞速发展,并有望代替传统化石能源,成为未来的主流能源。在太阳能电池的研究中,更高效率、更低成本的电池是永恒不变的主题。传统太阳能电池,以半导体原料为主,需要掺杂构成PN结,但是基于PN结的太阳能电池难以实现能量低于半导体带隙的光子的能量利用与转换,这不仅限制了电池光电转换效率的提升,还会因红外光的产热效应造成太阳能电池的老化甚至破裂。此外,在传统半导体太阳能电池加工过程中,需高温条件且工艺复杂,制造成本高,研制低成本、超宽谱吸收的太阳能电池是该领域面临的主要挑战。相关研究表明,有机聚合物和半导体材料可形成异质结,用于光电转换。相比于半导体晶体材料,有机聚合物材料可采用液相旋涂、卷对卷等低成本工艺大面积制备,并可方便地在聚合物功能层中增加各种纳米功能结构,为电池中的光学运筹和电子设计提供了全新的手段,也为电池光谱响应及光电转换效率的提升提供了新的发展方向。目前,有机导电材料与半导体构成的异质结电池在紫外及可见光波段的光吸收效率仍具有较大提升空间,并且该类电池的吸收限仍由半导体材料带隙决定,不能利用低于半导体带隙的光能。近年来,人们在突破传统半导体的红外吸收极限,实现传统太阳电池材料无法吸收利用的红外光的有效利用方面做出了大量工作,研究表明,表面等离激元金属微纳结构与半导体界面在入射光的激励下,能产生传导型的表面等离极化激元波(SPP),该种异质结能有效收集SPP波非辐射跃迁效应产生的“热电子 ...
【技术保护点】
一种等离极化激元横向异质集成的太阳电池,其特征在于,该太阳电池由透明导电薄膜层(1)、纳米锥晶体阵列结构(2)、等离激元陷光结构(3)、n型有机导电材料层(4)、p型硅衬底(5)和背电极(6)构成;其位置关系,由上至下依次为透明导电薄膜层(1)、n型有机导电材料层(4)、p型硅衬底(5)、背电极(6),其中纳米锥晶体阵列结构(2)在p型硅衬底(5)上,上部与透明导电薄膜层(1)紧密接触,其下部与n型有机导电材料层(4)与纳米锥晶体阵列结构(2)紧密接触;等离激元陷光结构(3)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p型硅衬底(5)界面处;纳米锥晶体阵列结构(2)与n型有机导电材料层(4)在横向上构成异质结,n型有机导电材料层(4)与p型硅衬底(5)构成异质结,这两种异质结均与透明导电薄膜层(1)和背电极(6)形成导电通路。
【技术特征摘要】
1.一种等离极化激元横向异质集成的太阳电池,其特征在于,该太阳电池由透明导电薄膜层(1)、纳米锥晶体阵列结构(2)、等离激元陷光结构(3)、n型有机导电材料层(4)、p型硅衬底(5)和背电极(6)构成;其位置关系,由上至下依次为透明导电薄膜层(1)、n型有机导电材料层(4)、p型硅衬底(5)、背电极(6),其中纳米锥晶体阵列结构(2)在p型硅衬底(5)上,上部与透明导电薄膜层(1)紧密接触,其下部与n型有机导电材料层(4)与纳米锥晶体阵列结构(2)紧密接触;等离激元陷光结构(3)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p型硅衬底(5)界面处;纳米锥晶体阵列结构(2)与n型有机导电材料层(4)在横向上构成异质结,n型有机导电材料层(4)与p型硅衬底(5)构成异质结,这两种异质结均与透明导电薄膜层(1)和背电极(6)形成导电通路。2.根据权利要求1所述的一种等离极化激元横向异质集成的太阳电池,其特征在于,透明导电薄膜层(1),供选材料为氧化铟锡ITO、...
【专利技术属性】
技术研发人员:张彤,张晓阳,王善江,苏丹,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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