太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池，其包括：一背电极、一硅片衬底、一掺杂硅层、一上电极以及至少一电极引线。所述硅片衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述背电极设置在所述硅片衬底的第二表面，并与所述硅片衬底欧姆接触；所述掺杂硅层形成于所述硅片衬底的第一表面；所述上电极为设置在掺杂硅层表面的多个多尺度的三维纳米结构；所述电极引线设置在所述上电极远离掺杂硅层的表面，并且电极引线的延伸方向与三维纳米结构的延伸方向交叉设置。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池
本专利技术涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种三维纳米结构作上电极的太阳能电池。
技术介绍
太阳能电池利用太阳能的方式包括光-热-电转换方式和光-电转换方式两种。其中光-电转换方式是利用半导体材料的光生伏特原理制成的。根据半导体光电转换材料种类不同，太阳能电池可以分为硅基太阳能电池、砷化镓太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等。目前，太阳能电池以硅基太阳能电池为主。现有技术中的太阳能电池包括：一背电极、一硅片衬底、一掺杂硅层和一上电极。所述太阳能电池中硅片衬底和掺杂硅层形成P-N结，所述P-N结在太阳光的激发下产生多个电子-空穴对，所述电子-空穴对在静电势能作用下分离并分别向所述背电极和上电极移动。如果在所述太阳能电池的背电极与上电极两端接上负载，就会有电流通过外电路中的负载。为了增加太阳光的透过率，一般采用导电金属网格作为上电极。而金属透光率差，导致太阳能电池的光电转换效率低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种具有较高光电转换效率的太阳能电池。一种太阳能电池，其包括：一背电极、一硅片衬底、一掺杂硅层、一上电极以及至少一电极引线。所述硅片衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述背电极设置在硅片衬底的第二表面，并与所述硅片衬底欧姆接触；所述掺杂硅层形成于所述硅片衬底的第一表面；所述上电极为形成在掺杂硅层表面的多个多尺度的三维纳米结构；所述电极引线设置在上电极远离掺杂硅层的表面，并且电极引线的延伸方向与三维纳米结构的延伸方向交叉设置；其中，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构、一第二长方体结构及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在掺杂硅层远离硅片衬底的表面，所述第二长方体结构设置在第一长方体结构远离掺杂硅层的表面，所述三棱柱结构设置在第二长方体结构远离第一长方体结构的表面，所述三棱柱结构底面的宽度等于所述第二长方体结构上表面的宽度且大于所述第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和三棱柱结构的材料为金属。一种太阳能电池，其包括：一背电极、一硅片衬底、一掺杂硅层、一上电极以及至少一电极引线。所述硅片衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述背电极设置在硅片衬底的第二表面，并与所述硅片衬底欧姆接触；所述掺杂硅层形成于所述硅片衬底的第一表面；所述上电极为形成在掺杂硅层表面的多个多尺度的三维纳米结构；所述电极引线设置在上电极远离掺杂硅层的表面，并且电极引线的延伸方向与三维纳米结构的延伸方向交叉设置；其中，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构以及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在掺杂硅层远离硅片衬底的表面，所述三棱柱结构设置在第一长方体结构远离掺杂硅层的表面，所述三棱柱结构底面的宽度大于第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和所述三棱柱结构的材料均为金属材料，所述第一长方体结构的材料与三棱柱结构的材料不同。与现有技术相比，本专利技术所述上电极由至少两部分结构组成，每层结构构成了不同宽度的谐振腔，每个谐振腔吸收相应共振波附近的光子，这种结构可以有效地拓展共振波的范围，三棱柱部分可以实现窄带共振、吸收，长方体可以实现宽带吸收，从而增加了太阳光的利用率，提高太阳能电池的光电转换效率。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的太阳能电池的结构示意图。图2为图1的太阳能电池沿线II-II的剖视图。图3为本专利技术第一实施例制备的三维纳米结构的分解图。图4为本专利技术第一实施例制备太阳能电池的工艺流程图。图5为本专利技术第一实施例制备太阳能电池上电极的工艺流程图。图6为本专利技术第一实施例制备的太阳能电池上电极的低倍扫描电镜照片。图7为本专利技术第一实施例制备的太阳能电池上电极的高倍扫描电镜照片。图8为本专利技术第二实施例制备太阳能电池上电极的工艺流程图。图9为本专利技术第三实施例提供的太阳能电池的结构示意图。图10为本专利技术第四实施例提供的太阳能电池的结构示意图。图11为本专利技术第五实施例提供的太阳能电池的结构示意图。图12为本专利技术第五实施例提供的太阳能电池的俯视图。图13为本专利技术第六实施例提供的太阳能电池的俯视图。主要元件符号说明具体实施方式以下具体实施方式将结合上述附图作进一步说明。参见图1和图2，本专利技术第一实施例所提供的太阳能电池10包括一背电极100、一硅片衬底110、一掺杂硅层120、一上电极130。所述硅片衬底110具有相对的第一表面1102和第二表面1104，所述背电极100设置在该硅片衬底110的第二表面1104，并与所述硅片衬底110欧姆接触。所述掺杂硅层120形成于所述硅片衬底110的第一表面1102。所述上电极130为形成在掺杂硅层120远离硅片衬底110表面的多个三维纳米结构131。所述背电极100的材料为金属材料或碳材料。所述金属材料优选为铝、镁或者银等金属。所述碳材料包括碳纳米管或石墨烯等，所述碳纳米管可以为碳纳米管拉膜、碾压膜、絮化膜或碳纳米管线等。所述硅片衬底110为P型半导体结构。该硅片衬底110可以为单晶结构、多晶结构或其它P型半导体结构。本专利技术实施例中所述硅片衬底110为P型单晶硅片。所述硅片衬底110的形状和厚度不限，可以根据需要进行选择。优选地，所述硅片衬底110的厚度为200微米～300微米。所述掺杂硅层120为在硅片衬底110掺杂磷或砷等材料形成的N型掺杂硅层。所述掺杂硅层120的厚度为几十个纳米到几个微米之间，优选地，所述掺杂硅层120的厚度为40纳米～1微米。所述N型掺杂硅层和P型单晶硅片之间形成P-N结结构，从而实现太阳能向电能的转换。所述上电极130为多个多尺度的三维纳米结构131，所述多个三维纳米结构131以阵列形式在掺杂硅层120远离硅片衬底110的表面，以直线、折线或曲线的形式并排延伸，且延伸的方向平行于所述掺杂硅层120的表面。所述“延伸方向”为平行于所述掺杂硅层120的表面的任意方向。所述“并排”是指所述相邻的两个三维纳米结构131在延伸方向上任意相对位置具有相同的间距，该间距范围为0纳米～200纳米，所述多个三维纳米结构131的延伸方向可以是固定的也可以是变化的。所述延伸方向固定时，所述多个三维纳米结构131以直线的形式并排延伸，所述三维纳米结构131以条带形方式并排延伸，且在垂直于该延伸方向上，所述多个三维纳米结构131的横截面均为形状和面积完全相同的松树形状。所述三维纳米结构131为一松树状结构。所述松树状结构为从掺杂硅层120的表面向外延伸的松树状凸起。所述松树状结构为多尺度的三维纳米结构161.具体地，所述松树状凸起包括一第一长方体结构133，一第二长方体结构135以及一三棱柱结构137。所述第一长方体结构133包括一第一上表面1332，所述第一上表面1332为第一长方体结构133远离掺杂硅层120的表面，所述第二长方体结构135设置在该第一上表面1332；所述第二长方体结构135包括一第二上表面1352，所述第二上表面1352为第二长方体结构135远离第一长方体结构133的表面，所述三棱柱结构137设置在该第二上表面1352。三者的几何中心在同一轴线上。所述第一长方体结构133和三棱柱结构137均为一金属层，所述第二长方体结构135起到隔离第一长方体结构133和三棱柱结构137的作用。参见图3，所述三棱柱结构137包括相对的两个大小和形状相同的第一三角形端面13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池，其包括：一硅片衬底；一背电极，所述背电极设置在硅片衬底的一表面；一掺杂硅层，所述掺杂硅层形成在硅片衬底远离背电极的一面；一上电极，所述上电极为设置在掺杂硅层远离硅片衬底表面的多个多尺度的三维纳米结构，所述三维纳米结构沿一方向延伸；至少一电极引线，所述电极引线设置在上电极远离掺杂层的一面，并且电极的延伸方向与所述三维纳米结构的延伸方向交叉设置；其特征在于，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构、一第二长方体结构及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在基底的一表面，所述第二长方体结构设置在第一长方体结构远离基底的表面，所述三棱柱结构设置在第二长方体结构远离第一长方体结构的表面，所述三棱柱结构底面的宽度等于所述第二长方体结构上表面的宽度且大于所述第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和三棱柱结构的材料为金属。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其包括：一硅片衬底；一背电极，所述背电极设置在硅片衬底的一表面；一掺杂硅层，所述掺杂硅层形成在硅片衬底远离背电极的一面；一上电极，所述上电极为设置在掺杂硅层远离硅片衬底表面的多个多尺度的三维纳米结构，所述三维纳米结构沿一方向延伸；至少一电极引线，所述电极引线设置在上电极远离掺杂层的一面，并且电极的延伸方向与所述三维纳米结构的延伸方向交叉设置；其特征在于，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构、一第二长方体结构及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在基底的一表面，所述第二长方体结构设置在第一长方体结构远离基底的表面，所述三棱柱结构设置在第二长方体结构远离第一长方体结构的表面，所述三棱柱结构底面的宽度等于所述第二长方体结构上表面的宽度且大于所述第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和三棱柱结构的材料为金属。2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述背电极的材料为金属材料或碳材料。3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述三维纳米结构为一条形凸起结构，多个多尺度的三维纳米结构在基底表面以直线、折线或曲线的形式并排延伸，相邻三维纳米结构之间的间距为40纳米～450纳米。4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属材料为金、银、铜和铝中的一种或多种，所述第二长方体结构的材料为Cr、Ta、Ta2O5、TiO2、Si、SiO2中的一种或多种。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振东，李群庆，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11