【技术实现步骤摘要】
新型叠层硅量子点异质结太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及一种新型叠层硅量子点异质结太阳能电池及其制备方法，属于光电
技术介绍
随着新一代太阳能电池的不断发展，纳米硅结构被认为是一种能够较好地调节禁带宽度实现宽光谱响应的材料，其中，利用纳米硅结构与单晶硅衬底构成的异质结太阳能电池一直是人们广泛关注的研究热点。但是，一方面由于有源层的厚度比较小，对光的吸收效率比较低。从而导致纳米硅-单晶硅异质结太阳能电池光电转换效率比较低下（5-6%）。另一方面，增加有源层的厚度又会在器件里引入更多的表面态和缺陷态，导致器件性能的下降。因此，需要探索利用纳米技术实现薄膜电池宽光谱吸收和响应的有效途径。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种新型叠层硅量子点异质结太阳能电池及其制备方法，具体为基于硅纳米线陷光结构及带隙渐变的叠层硅量子点结构的n型硅/n型硅纳米线/p型叠层渐变带隙硅量子点/石墨烯异质结结构太阳能电池及其制备方法，其具体技术方案如下：叠层硅量子点异质结太阳能电池，包括底部的...
【技术保护点】
1.叠层硅量子点异质结太阳能电池，其特征在于：包括底部的Al电极层（1）和顶部的Au电极层（6）， Al电极层（1）蒸镀于n型硅衬底（2）的一侧表面，所述n型硅衬底（2）另一侧表面刻蚀有垂直分布的多个n型硅纳米线（3），所述n型硅衬底（2）与n型硅纳米线（3）为材质相同的一体结构，所述n型硅衬底（2）和n型硅纳米线（3）的表面均匀沉积有p型叠层渐变带隙硅量子点多层膜（4），所述p型叠层渐变带隙硅量子点多层膜（4）表面铺设有石墨烯层（5），所述Au电极层（6）蒸镀在石墨烯层（5）表面。/n
【技术特征摘要】
1.叠层硅量子点异质结太阳能电池，其特征在于：包括底部的Al电极层（1）和顶部的Au电极层（6），Al电极层（1）蒸镀于n型硅衬底（2）的一侧表面，所述n型硅衬底（2）另一侧表面刻蚀有垂直分布的多个n型硅纳米线（3），所述n型硅衬底（2）与n型硅纳米线（3）为材质相同的一体结构，所述n型硅衬底（2）和n型硅纳米线（3）的表面均匀沉积有p型叠层渐变带隙硅量子点多层膜（4），所述p型叠层渐变带隙硅量子点多层膜（4）表面铺设有石墨烯层（5），所述Au电极层（6）蒸镀在石墨烯层（5）表面。
2.根据权利要求1所述的叠层硅量子点异质结太阳能电池，其特征在于：所述p型叠层渐变带隙硅量子点多层膜（4）包括6层硅量子点薄膜，每两层厚度一致，有三种厚度规格，相邻的硅量子点薄膜之间垫有一层碳化硅薄膜，靠近n型硅衬底（2）和n型硅纳米线（3）一面硅量子点薄膜厚度最大，最小厚度的硅量子点薄膜靠近石墨烯层（5）。
3.根据权利要求2所述的叠层硅量子点异质结太阳能电池，其特征在于：所述硅量子点薄膜的厚度依次为8nm、4nm和2nm，所述碳化硅薄膜的厚度为2nm。
4.根据权利要求1所述的叠层硅量子点异质结太阳能电池，其特征在于：所述Al电极层（1）厚度为20nm~100nm；所述n型硅纳米线（3）的高度为700nm；所述p型叠层渐变带隙硅量子点多层薄（4）膜厚度为56nm；所述石墨烯层（5）厚度为30nm；所述Au电极层（6）厚度为为20nm。
5.叠层硅量子点异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，n型硅纳米线（3）的刻蚀
在n型硅衬底（2）上通过金属离子辅助化学刻蚀的方法，刻蚀圆柱体结构的n型硅纳米线（3）；
第二步，制备p型叠层渐变带隙硅量子点多层膜（4）
通过等离子体增强气相沉积工艺在n型硅衬底（2）和n型硅纳米线（3）上生长p型叠层渐变带隙硅量子点多层膜（4）；
第三步，制备石墨烯层（5）
通过气相沉积工艺在p型叠层渐变带隙硅量子点多层膜（4）上制备石墨烯层（5）；
第四步，在石墨烯层（5）上蒸镀Au电极层（6）；
第五步，在n型硅衬底（2）背面蒸镀Al电极层（1）。
6.根据权利要求5所述的叠层硅量子点异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：
在第一步中，金属离子辅助化学刻蚀硅纳米线的具体过程为：
（1）在塑料烧杯中配置5M/L的氢氟酸（HF）和0.02M/L的硝酸银（AgNO3）混合溶液，将清洗干净的n型硅片浸泡在该混合溶液中，室温下进行刻蚀，直到刻蚀的n型硅片刻蚀的深度达到700nm，刻蚀的化学反应方程式为4Ag+(aq)+Si0(s)+6F-(aq)→4Ag(s)+SiF62-(aq)；
（2）将刻蚀过的硅片放入稀硝酸中浸泡直到表面的“树状”反应残留物去除干净，接着用去离子水洗净、烘干，得到硅衬底上垂直分...
【专利技术属性】
技术研发人员：单丹，周寿斌，唐明军，杨瑞洪，曹蕴清，钱松，仇实，陈雪圣，
申请(专利权)人：江苏华富储能新技术股份有限公司，扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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