一种太阳能电池、太阳能电池的制作方法及用电设备技术

本发明专利技术提供一种太阳能电池、太阳能电池的制作方法及用电设备。其中太阳能电池包括：相对设置的第一基板和第二基板；设置在第一基板和第二基板之间的多个PN结，每个PN结连接第一基板和第二基板，并分别包括：作为P电极的内芯，以及作为N电极并包覆内芯的包覆层。本发明专利技术的太阳能电池的PN结是N电极包围P电极，该结构设计可以增加N电极与P电极的接触面积，使得电子与空穴能够快速分离和传输，有效提高太阳能电池的利用率；此外，相比于现有技术的层叠结构的PN结，本实施例的PN结可以减少光线的反射面积，从而不需要设置减反层，可减少制作工序以及制作成本。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池、太阳能电池的制作方法及用电设备
本专利技术涉及电池
，特别是指一种太阳能电池、太阳能电池的制作方法及用电设备。
技术介绍
如图1所示，传统硅晶太阳能电池的结构主要包括：前电极11、背电极12以及中间的P型半导体(即P型半导体电极，简称P电极)13和N型半导体14(即N型半导体电极，简称N电极)。同时为了减少半导体硅晶对光的反射，现有技术在半导体的表面增设置了减反层15，以保证太阳能电池能够充分吸收光能。然而从图1中可以看出，现有太阳能电池采用这种P型半导体13和N型半导体14的层叠结构会存在载流子分离速度慢、传递距离长，导致光生电子空穴对易复合的结果，直接影响了太阳能电池的转化效率；同时这种设计需要对硅晶进行P型和N型离子掺杂，增加了工艺难度，造成了资源的浪费；此外，表面减反层的加入也进一步增加了制作工艺和制作成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可提高太阳能电池的转化效率的技术方案。为实现上述目的，一方面，本专利技术的实施例提供一种太阳能电池，包括：相对设置的第一基板和第二基板；设置在所述第一基板和所述第二基板之间的多个PN结，每个PN结连接所述第一基板和所述第二基板，并分别包括：作为P电极的内芯，以及作为N电极并包覆所述内芯的包覆层。其中，所述内芯的材料包括氧化锌，所述包覆层的材料包括氮化镓。其中，每个所述PN结的形状均为圆柱体，且该圆柱体的直径长度为纳米级别。其中，所述第二基板作为所述太阳能电池的吸光面，且不设置减反层。其中，所述第二基板作为所述太阳能电池的吸光面，所述多个PN结只有包覆层接触所述第二基板。另一方面，本专利技术还提供一种太阳能电池的制作方法，用于制成上述太阳能电池，包括：在第一基板上沉积P电极材料，形成多个PN结的内芯；使用N电极材料包覆所述内芯，形成多个PN结的包覆层；相对第一基板设置第二基板，所述PN结连接所述第一基板和所述第二基板。其中，所述P电极材料包括：氧化锌；在第一基板上沉积P电极材料，形成多个PN结的内芯，包括：通过化学气相沉积方法或水热电泳沉积方法，在第一基板沉积氧化锌，从而形成多个PN结的内芯。其中，通过化学气相沉积方法，在第一基板沉积氧化锌，包括：在第一基板溅射助催化剂，所述助催化剂的材料包括金；以醋酸锌或硝酸锌为原料，以50sccm-150sccm的氩气和氧气的混合气体为载气，在温度500-800℃下对第一基板加热0.5-1.5h，从而得到由氧化锌沉积出的内芯，其中，所述混合气体中氩气:氧气＝10:1。其中，所述N电极材料包括：氮化镓；使用N电极材料包覆所述内芯，包括：通过烧结的方法，将氮化镓固定并包覆所述内芯。其中，通过烧结的方法，将氮化镓固定并包覆所述内芯，包括：以氧化镓或硝酸镓为原料，以50sccm-150sccm的氨气为载气，在700-900℃的温度下对形成有内芯的第一基板加热0.5-2h，从而使第一基板上的内芯被氮化镓包覆，得到包覆层。此外，本专利技术的实施例还提供一种用电设备，包括上述太阳能电池。本专利技术的上述方案具有如下有益效果：本专利技术的太阳能电池的PN结是N电极包围P电极，该结构的设计可以充分增加N电极与P电极的接触面积，使得电子与空穴能够快速分离和传输，有效提高太阳能电池的利用率；此外，相比于现有技术的层叠结构的PN结，本实施例的PN结可以减少对光线的反射面积，从而不需要设置减反层，可减少制作工序以及制作成本。进一步地，采用了本专利技术的太阳能电池的用电设备，在光照下能够更有效率的存储电能，从而显著提高了太阳能电池的实用性，对太阳能电池的普及带来了很大的帮助。附图说明图1为现有技术的太阳能电池的结构示意图；图2为本专利技术的太阳能电池的结构示意图；图3A-图3C为本专利技术的太阳能电池的制作方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。针对现有太阳能电池所存在的问题，本专利技术提供一种解决方案。一方面，本专利技术的实施例提供一种太阳能电池，如图2所示，包括：相对设置的第一基板1和第二基板2；设置在第一基板21和第二基板22之间的多个PN结，每个PN结连接第一基板21和第二基板22，并分别包括：作为P电极的内芯23，以及作为N电极并包覆内芯23的包覆层24。本实施例的太阳能电池的PN结是N电极包围P电极，该结构设计可以充分利用N电极与P电极的接触面积，使得电子与空穴能够快速分离和传输，有效提高太阳能电池的利用率；此外，相比于现有技术的层叠结构的PN结，本实施例的PN结可以减少对光线的反射面积，从而不需要设置减反层，可减少制作工序以及制作成本。下面结合实际应用对本实施例的太阳能电池进行详细介绍。示例性地，本实施例太阳能电池的内芯材料包括氧化锌，可以通过化学气相沉积/水热沉积形成；包覆层的材料包括氮化镓，可以通过烧结方式附着在内芯上。其中，氧化锌是一种P性半导体，常温下禁带宽度约为3.37eV，是典型的直接带隙宽禁带半导体。在光电、气敏、压敏、压电材料等领域具有广泛应用。在光电转换应用方面，与传统的薄膜电极相比，激发电子在氧化锌中具有更大的迁移率，有利于提高光电转换效率。因此作为太阳能电池的P电极，不需要通过离子注入工艺掺杂P型杂质。而氮化镓在未有意掺杂的氮化镓在各种情况下都呈N型，同样不需要离子注入工艺掺杂杂质即可作为N电极。可以看出，本实施例的P电极以及N电极在制作过程中不需要离子注入工艺，相比于现有技术，减少了制作工序和制作成本。当然，需要说明的是，本实施例不对氧化锌和氮化镓使用离子注入工艺是基于节约制作成本的角度，并非是本实施例的必需方案。进一步，为了减小PN结的反光面积，本实施例的每个PN结的整体结构均呈圆柱体，且该圆柱体的直径长度为纳米级别。在该结构下，PN结的P电极和N电极的重合区域是以竖直方向延伸，因此假设本实施例的P电极和N电极的重合区域与现有技术相同，则占用的横向面积得到大幅减少。可以知道的是，光线入射方向大致与PN结的延伸方向相同，所以采用上述设计，可以大幅度降低PN结对光线的反射面积。因此，假设第二基板22作为太阳能电池的吸光面，则可以不设置减反层。此外，在纳米级别的PN结下，内芯呈纳米线结构，纳米线结构的氧化锌可进一步加快电子与空穴的分离和传输速度，有助于太阳能电池将光能转换为电能。基于上述方案，在涉及到实际应用中时，本实施例的多个PN结可以在第一基板和第二基板之间均匀分布，从而均匀支撑第一基板和第二基板，可用于维持第一基板与第二基板之间的间距，以提高整体结构强度。此外，PN结的均匀分布更有利于充分吸收光能，从而进一步增加电池的能量转换效率。此外，作为优选方案，假设第二基板作为出光面，则本实施例的PN结只有包覆层24接触所述第二基板22，而其内芯23不与第二基板22接触，采用该结构设计，可以有效减少第二基板22的电子流向内芯23，有利于电子和空穴就分向运动(即电子在包覆24层传输、空穴在内芯23传输)，从而更有利于能量转换效率。以上是本实施例对太阳能电池的示例介绍，需要说明的是，本实施例并不限于PN结为圆柱体，作为其他可行方案，但凡PN结是包覆层包覆内芯的结构设计同样能够实现本实施例的有益效果，且都应属于本专利技术的保护范围。可以看出，相比于现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其特征在于，包括：相对设置的第一基板和第二基板；设置在所述第一基板和所述第二基板之间的多个PN结，每个PN结连接所述第一基板和所述第二基板，并分别包括：作为P电极的内芯，以及作为N电极并包覆所述内芯的包覆层。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：相对设置的第一基板和第二基板；设置在所述第一基板和所述第二基板之间的多个PN结，每个PN结连接所述第一基板和所述第二基板，并分别包括：作为P电极的内芯，以及作为N电极并包覆所述内芯的包覆层。2.根据权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，所述内芯的材料包括氧化锌，所述包覆层的材料包括氮化镓。3.根据权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，每个所述PN结的形状均为圆柱体，且该圆柱体的直径长度为纳米级别。4.根据权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，所述第二基板作为所述太阳能电池的吸光面，且不设置减反层。5.根据权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，所述第二基板作为所述太阳能电池的吸光面，所述多个PN结只有包覆层接触所述第二基板。6.一种太阳能电池的制作方法，用于制成如权利要求1-5任一项所述的太阳能电池，其特征在于，包括：在第一基板上沉积P电极材料，形成多个PN结的内芯；使用N电极材料包覆所述内芯，形成多个PN结的包覆层；相对第一基板设置第二基板，所述PN结连接所述第一基板和所述第二基板。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述P电极材料包括：氧化锌；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利忠，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11