一种混合结构太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混合结构太阳能电池的制备方法，属于半导体太阳能电池技术领域，包括如下步骤：a、在反应系统中，以底层掺杂薄膜的制备温度，在衬底表面制备底层掺杂薄膜；b、在反应系统中，以上层掺杂薄膜的制备温度，在底层掺杂薄膜表面制备上层掺杂薄膜；c、在上层掺杂薄膜表面旋涂金属催化剂颗粒或利用金属薄膜退火技术在上层掺杂薄膜表面制备催化剂颗粒；d、在反应系统中，以底部掺杂纳米线的制备温度，利用催化剂颗粒制备底部掺杂纳米线；e、在反应系统中，以顶部掺杂纳米线的制备温度，利用催化剂颗粒制备顶部掺杂纳米线；f、待反应系统降至室温后,完成混合结构太阳能电池的制备。本发明专利技术所制备的太阳能电池光电转换效率高。

A preparation method of hybrid structure solar cell

【技术实现步骤摘要】
一种混合结构太阳能电池的制备方法
本专利技术涉及半导体太阳能电池
，尤其是一种混合结构太阳能电池的制备方法。
技术介绍
随着人类文明的不断进步，人们对能源的需求与日俱增，能源紧缺问题日益严重。而太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。利用太阳能辐射制备的太阳能电池可以很好的应用到人们生活的各个领域。然而传统的单结薄膜太阳能电池的光电转换效率较低，较难在商业领域进行大面积推广。有鉴于此，探索新结构太阳能电池制备方案，解决传统太阳能电池所面临的问题，是本专利技术的创研动机所在。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种混合结构太阳能电池的制备方法，选用纯度高、性能好并稳定、带宽合适、掺杂调控容易的III-V族半导体材料或IV族半导体材料作为衬底、底层掺杂薄膜、上层掺杂薄膜、底部掺杂纳米线以及顶部掺杂纳米线的材料，制备得到的混合结构纳米线太阳能电池纯度高，结构缺陷少，使得整块薄膜性质非常均匀，光电转换效率高的优点，容易在商业领域进行大面积推广。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种混合结构太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：a、在反应系统中，以底层掺杂薄膜的制备温度，在衬底表面制备底层掺杂薄膜；b、在反应系统中，以上层掺杂薄膜的制备温度，在底层掺杂薄膜表面制备上层掺杂薄膜；c、在上层掺杂薄膜表面旋涂金属催化剂颗粒或利用金属薄膜退火技术在上层掺杂薄膜表面制备催化剂颗粒；d、在反应系统中，以底部掺杂纳米线的制备温度，利用催化剂颗粒制备底部掺杂纳米线；e、在反应系统中，以顶部掺杂纳米线的制备温度，利用催化剂颗粒制备顶部掺杂纳米线；f、待反应系统降至室温后,完成混合结构太阳能电池的制备；所述衬底、底层掺杂薄膜、上层掺杂薄膜、底部掺杂纳米线以及顶部掺杂纳米线的材料为III-V族半导体材料或IV族半导体材料；所述底层掺杂薄膜、上层掺杂薄膜、底部掺杂纳米线、顶部掺杂纳米线是n型掺杂或p型掺杂半导体。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述衬底材料为Si、Ge、C、SiC、GaAs、GaP、GaN、InAs或InP中的一种或几种。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述底层掺杂薄膜(2)材料为为Ge、GaAs、GaP、GaN、InAs、InP、AlxGa1-xAs、InxGa1-xAs、InxGa1-xP或InxGa1-xAsyP1-y中的一种或几种，其中0<x<1，0<y<1。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述上层掺杂薄膜(3)材料为Ge、GaAs、GaP、GaN、InAs、InP、AlxGa1-xAs、InxGa1-xAs、InxGa1-xP或InxGa1-xAsyP1-y中的一种或几种，其中0<x<1，0<y<1。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述催化剂颗粒(4)材料为Au、Fe或Ag中的一种或几种。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述底部掺杂纳米线(5)材料为Ge、GaAs、GaP、GaN、InAs、InP、AlxGa1-xAs、InxGa1-xAs、InxGa1-xP或InxGa1-xAsyP1-y中的一种或几种，其中0<x<1，0<y<1。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述顶部掺杂纳米线(6)材料为Ge、GaAs、GaP、GaN、InAs、InP、AlxGa1-xAs、InxGa1-xAs、InxGa1-xP或InxGa1-xAsyP1-y中的一种或几种，其中0<x<1，0<y<1。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述反应系统是MOCVD或MBE。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤a～e中的制备温度根据所选材料的制备温度设定。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：1、本专利技术选用纯度高、性能好并稳定、带宽合适、掺杂调控容易的III-V族半导体材料或IV族半导体材料作为衬底、底层掺杂薄膜、上层掺杂薄膜、底部掺杂纳米线以及顶部掺杂纳米线的材料，制备得到的混合结构纳米线太阳能电池纯度高，结构缺陷少，使得整块薄膜性质非常均匀，光电转换效率高的优点，容易在商业领域进行大面积推广。2、本专利技术采用在衬底材料上依次制备底层掺杂薄膜、上层掺杂薄膜、底部掺杂纳米线以及顶部掺杂纳米线，简化了制备过程，降低了制备成本，提高了劳动生产率。附图说明图1是本专利技术衬底示意图；图2是本专利技术制备底层掺杂薄膜示意图；图3是本专利技术制备上层掺杂薄膜示意图；图4是本专利技术制备催化剂颗粒示意图；图5是本专利技术制备底部掺杂纳米线示意图；图6是本专利技术制备顶部掺杂纳米线示意图。其中，1、衬底，2、底层掺杂薄膜，3、上层掺杂薄膜，4、催化剂颗粒，5、底部掺杂纳米线，6、顶部掺杂纳米线。具体实施方式本专利技术的目的是提供一种混合结构太阳能电池的制备方法，通过在衬底上顺序制备底层掺杂薄膜、上层掺杂薄膜、催化剂颗粒、底部掺杂纳米线和顶部掺杂纳米线制得混合结构纳米线太阳能电池，有效解决了传统太阳能电池光电转换效率低的问题。下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明：如图1-6所示，一种混合结构太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：a、在MOCVD或MBE反应系统中，以底层掺杂薄膜2的制备温度，在衬底1表面制备底层掺杂薄膜2；b、在MOCVD或MBE反应系统中，以上层掺杂薄膜3的制备温度，在底层掺杂薄膜2表面制备上层掺杂薄膜3；c、在上层掺杂薄膜3表面旋涂金属催化剂颗粒或利用金属薄膜退火技术在上层掺杂薄膜3表面制备催化剂颗粒4；此步骤中共有两种制备催化剂颗粒4的方法：一是，待MOCVD反应系统降至室温后，将制备有底层及上层薄膜的衬底从MOCVD反应系统中取出，在上层薄膜表面旋涂一层金属催化剂颗粒；二是，待MOCVD反应系统降至室温后，将制备有底层及上层薄膜的衬底从MOCVD反应系统中取出，利用热蒸发技术在衬底上层薄膜表面制备一层可作为催化剂的金属薄膜；将覆有金属薄膜的衬底放回MOCVD反应系统中，在一定的温度下将金属薄膜退火为催化剂颗粒；d、在MOCVD或MBE反应系统中，以底部掺杂纳米线5的制备温度，利用催化剂颗粒4制备底部掺杂纳米线5；e、在MOCVD或MBE反应系统中，以顶部掺杂纳米线6的制备温度，利用催化剂颗粒4制备顶部掺杂纳米线6；f、待MOCVD或MBE反应系统降至室温后,完成混合结构太阳能电池的制备；所述衬底1、底层掺杂薄膜2、上层掺杂薄膜3、底部掺杂纳米线5以及顶部掺杂纳米线6的材料为III-V族半导体材料或IV族半导体材料；所述底层掺杂薄膜2、上层掺杂薄膜3、底部掺杂纳米线5、顶部掺杂纳米线6是n型掺杂或p型掺杂半导体。所述衬底1材料为硅(Si)、锗(Ge)、碳(C)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、磷化镓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/na、在反应系统中，以底层掺杂薄膜(2)的制备温度，在衬底(1)表面制备底层掺杂薄膜(2)；/nb、在反应系统中，以上层掺杂薄膜(3)的制备温度，在底层掺杂薄膜(2)表面制备上层掺杂薄膜(3)；/nc、在上层掺杂薄膜(3)表面旋涂金属催化剂颗粒或利用金属薄膜退火技术在上层掺杂薄膜(3)表面制备催化剂颗粒(4)；/nd、在反应系统中，以底部掺杂纳米线(5)的制备温度，利用催化剂颗粒(4)制备底部掺杂纳米线(5)；/ne、在反应系统中，以顶部掺杂纳米线(6)的制备温度，利用催化剂颗粒(4)制备顶部掺杂纳米线(6)；/nf、待反应系统降至室温后,完成混合结构太阳能电池的制备；/n所述衬底(1)、底层掺杂薄膜(2)、上层掺杂薄膜(3)、底部掺杂纳米线(5)以及顶部掺杂纳米线(6)的材料为III-V族半导体材料或IV族半导体材料；/n所述底层掺杂薄膜(2)、上层掺杂薄膜(3)、底部掺杂纳米线(5)、顶部掺杂纳米线(6)是n型掺杂或p型掺杂半导体。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、在反应系统中，以底层掺杂薄膜(2)的制备温度，在衬底(1)表面制备底层掺杂薄膜(2)；
b、在反应系统中，以上层掺杂薄膜(3)的制备温度，在底层掺杂薄膜(2)表面制备上层掺杂薄膜(3)；
c、在上层掺杂薄膜(3)表面旋涂金属催化剂颗粒或利用金属薄膜退火技术在上层掺杂薄膜(3)表面制备催化剂颗粒(4)；
d、在反应系统中，以底部掺杂纳米线(5)的制备温度，利用催化剂颗粒(4)制备底部掺杂纳米线(5)；
e、在反应系统中，以顶部掺杂纳米线(6)的制备温度，利用催化剂颗粒(4)制备顶部掺杂纳米线(6)；
f、待反应系统降至室温后,完成混合结构太阳能电池的制备；
所述衬底(1)、底层掺杂薄膜(2)、上层掺杂薄膜(3)、底部掺杂纳米线(5)以及顶部掺杂纳米线(6)的材料为III-V族半导体材料或IV族半导体材料；
所述底层掺杂薄膜(2)、上层掺杂薄膜(3)、底部掺杂纳米线(5)、顶部掺杂纳米线(6)是n型掺杂或p型掺杂半导体。


2.根据权利要求1所述的一种混合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述衬底(1)材料为Si、Ge、C、SiC、GaAs、GaP、GaN、InAs或InP中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的一种混合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述底层掺杂薄膜(2)材料为为Ge、GaAs、GaP、GaN、InAs、InP、AlxGa1-xAs、InxGa1-xAs、InxGa1-xP或InxGa1-xAsyP1-y中的一种或几种，其中0<x<1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭经纬，刘妍，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13