一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性的、自掺杂、高功率质量比的太阳能电池制备方法，对未来的手提设备及可穿戴应用具有很重要的意义。该电池采用一种成本低廉的铝箔衬底且制备工艺成熟的非晶硅(a‑Si:H)，就可以获得较高性能的三维纳米结构径向结太阳能电池，且机械弯曲性能很好，经过多次弯曲仍然能够保持稳定的电池性能。该技术将柔性衬底与三维纳米结构相结合，将铝箔衬底与非人为性的铝扩散形成P型掺杂相结合，利用PECVD薄膜淀积技术在低熔点金属(Sn或In等)诱导生长的竖直硅纳米线上包裹非晶硅形成p‑i‑n结构，并用氧化铟锡(ITO)作为透明电极，实现完整的、柔性的及较高性能的太阳能电池。

Preparation of flexible solar cells with high power-mass ratio based on three-dimensional radial junction nanostructures

The invention discloses a flexible, self-doped, high power-to-mass ratio solar cell preparation method, which is of great significance for future portable equipment and wearable applications. A low-cost aluminum foil substrate and mature amorphous silicon (a_Si:H) were used to fabricate the three-dimensional nanostructured radial junction solar cells with high performance, and the mechanical bending performance was very good. After repeated bending, the performance of the cells was still stable. The technique combines flexible substrates with three-dimensional nanostructures, combines aluminum foil substrates with non-artificial aluminum diffusion to form P-type doping, and uses PECVD thin film deposition technique to wrap amorphous silicon onto vertical silicon nanowires induced by low melting point metals (Sn or In, etc.) to form a p_i_n structure, and uses indium tin oxide (ITO) as transparent electricity. To achieve complete, flexible and high performance solar cells.

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法
本专利技术涉及一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法。
技术介绍
进入21世纪，随着人类越来越关注全球气候变暖的问题，太阳能产业逐渐在全球各地蓬勃发展。中国作为全球最大的太阳能电池生产国，不但致力于为世界提供更廉价的太阳能电池，同时希望提升自身太阳能电池制备技术，实现经济增长方式的转变。柔性太阳能电池是近年来世界太阳能产业的一颗新星，随着现代电子技术的飞速发展，人们对柔性可穿戴新能源器件的需求越来越高，其中柔性器件的机械稳定性及功率重量比特性在其中都起着至关重要的作用。与晶体硅太阳能电池和非柔性衬底(如玻璃)薄膜太阳能电池相比，柔性薄膜太阳能电池具有机械性能稳定、寿命长、质量轻等特点，更适合于民生应用。为实现卷对卷大批量、低成本制造，柔性薄膜太阳能电池采用的柔性衬底材料应具有以下特点：(1)足够的强度，能够承受制备及应用过程中的张拉应力。(2)良好的热稳定性，制备过程中衬底保温度的稳定及均匀性。(3)热膨胀系数与p-n结光电转换材料相匹配。(4)成本尽量减少。目前柔性薄膜太阳能电池所用的衬底材料主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于,以铝箔为衬底，在衬底上生长三维径向硅纳米线结构，覆盖非晶硅，形成PIN结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于,以铝箔为衬底，在衬底上生长三维径向硅纳米线结构，覆盖非晶硅，形成PIN结构。2.如权利要求1所述的一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于，铝离子在200℃以上扩散至硅纳米线，使得硅纳米形成自然的P型掺杂。3.如权利要求2所述的一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述硅纳米线结构的形貌是纳米线或纳米柱或纳米棒或纳米金字塔结构中的一种或几种的组合。4.如权利要求3所述的一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述三维径向硅纳米线结构由一个或多个纳米线阵列结构构成，纳米线阵列结构由自下而上的诱导方式生长而成，或使用自上而下的刻蚀方式形成纳米线阵列，刻蚀方式包括溶液法湿法刻蚀或者RIE干法刻蚀。5.如权利要求4所述的一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用金属Sn或In或Au或Fe或Ni或Ga或Al作为催化剂诱导硅纳米线结构生长。6.如权利要求4所述的一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于，纳米线阵列结构由自下而上的诱导方式生长为纳米结构，并采用等离子化学气相沉积、低压气相沉积、化学气相沉积、激光烧蚀沉积、热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、溶胶－凝胶法中的一种或几种的组合进行薄膜制备。7.如权利要求6所述的一种基于三维径向结纳米结构高功率质量比柔性太阳能...

【专利技术属性】
技术研发人员：余林蔚，孙肖林，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32