半导体结为碳材料的太阳能电池及制备方法，它涉及太阳能电池及制备方法。它解决了现有制备成本高、原材料紧缺、技术不成熟、效率低和污染环境的问题。本发明专利技术的铝膜层（２）设在基底（１）的上表面上，掺氮四面体非晶碳ｎ型薄膜层（３）设在铝膜层（２）的上表面上，四面体非晶碳ｉ型薄膜层（４）设在ｎ型薄膜层（３）的上表面上，掺硼四面体非晶碳ｐ型窗口（５）设在ｉ型薄膜层（４）的上表面上。方法为一、在基底（１）的上表面上镀一铝膜层（２）；二、清洗、刻蚀；三、制备ｎ型薄膜层（３）；四、制备ｉ型薄膜层（４）；五、制备ｐ型窗口（５）。本发明专利技术电池的材料资源广，化学性质稳定，电池的效率高；方法的成本低、技术成熟、对环境无污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池及制备方法。
技术介绍
目前，开发利用太阳能电池成为了世界各国在能源领域可持续发展的战略 决策，虽然制备工艺在不断改进，但是由于晶体硅造价成本过于昂贵同时用来 做太阳能电池的硅材料相对紧缺，造成了太阳能电池制备工业的瓶颈。 一些新 兴材料的太阳能电池中，尽管硫化镉、碲化镉多晶薄膜层电池的效率较非晶硅 薄膜层太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染；铜铟硒作为太阳能电池的半导体材 料，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此这类电池的发展又受到原料的限制； 而纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极太阳能电池的研究刚刚起步，技术上不 是很成熟。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有太阳能电池制备成本高、原材料紧缺、技术不成熟、 效率低和污染环境的问题，提供了一种半导体结为碳材料的太阳能电池及制备 方法，解决上述问题的具体技术方案如下本专利技术的太阳能电池，由基底l、铝膜层2、掺氮四面体非晶碳n型薄膜 层3、四面体非晶碳i型薄膜层4和掺硼四面体非晶碳p型窗口5组成，铝膜 层2设在基底1的上表面上，掺氮四面体非晶碳n型薄膜层3设在铝膜层2 的上表面上，四面体非晶碳i型薄膜层4设在掺氮四面体非晶碳n型薄膜层3 的上表面上，掺硼四面体非晶碳p型窗口 5设在四面体非晶碳i型薄膜层4 的上表面上。掺氮四面体非晶碳n型薄膜层3，按原子含量由氮为1.0 15at.%、余量 为四面体非晶碳沉积而成；掺硼四面体非晶碳p型窗口 5，按原子含量由硼为1.0 10at.%、余量为 四面体非晶碳沉积而成。基底1采用单晶硅片或聚酰亚胺柔性基片。本专利技术pin结(半导体)为碳原料的太阳能电池的制备方法的步骤如下步骤一、在基底1的上表面上镀一铝膜层2;步骤二、将经步骤一镀有铝膜层2的基底1用丙酮超声波清洗5 20分钟， 再用酒精清洗5 20分钟，用去离子水清洗5 20分钟，放入真空仓内，启动真空系统对真空仓抽真空，当真空仓内真空度达到i.oxnr3 2.oxio—4帕时，通入Ar气，Ar气的流速为4 12毫升/分，当真空仓内的气压为1. 0X 10—2 1. 5X10—2帕时，对基底1上的铝膜层2上表面进行刻蚀5 10分钟；步骤三、制备四面体非晶碳n型薄膜层3，采用过滤阴极真空电弧沉积方 法，向等离子体施加衬底偏压为80 2000V，电弧电流为50 70A，氮气流速 为4 48毫升/分，向经步骤二刻蚀后的铝膜层2的上表面沉积掺氮四面体非 晶碳，沉积时间为80 150秒，制成厚度为25 45nm的四面体非晶碳n型薄 膜层3;步骤四、制备四面体非晶碳i型薄膜层4，采用过滤阴极真空电弧沉积方 法，向等离子体施加衬底偏压为80 2000V，电弧电流为50 70A，向经步骤 三制成后的掺氮四面体非晶碳薄膜层3的上表面沉积四面体非晶碳，沉积时间 为150 300秒，制成厚度为45 90nm的四面体非晶碳i型薄膜层4;步骤五、制备四面体非晶碳p型窗口5，用真空系统对真空仓抽真空，当 真空仓内真空度达到1.0X10-s 2.0X10帕时，将阴极电弧电流设为50 70 A，偏压为80 2000V,向经步骤四制成的四面体非晶碳i型薄膜层4的上表 面沉积掺硼四面体非晶碳，沉积时间为60 120秒，制成厚度为20 35nm的 四面体非晶碳p型窗口 5，即完成以碳为原材料的pin结太阳能电池的制备。本专利技术的太阳能电池的材料资源广，适应性强，化学性质稳定，电池的效 率高；本专利技术方法的制备成本低、技术成熟、对环境无污染。附图说明图1是本专利技术pin结为碳材料的太阳能电池的结构示意图。 具体实施例方式具体实施方式一结合图l描述本实施方式。本实施方式由基底l、铝膜 层2、掺氮四面体非晶碳n型薄膜层3、四面体非晶碳i型薄膜层4和掺硼四面体非晶碳P型窗口 5组成，铝膜层2设在基底1的上表面上，掺氮四面体非 晶碳n型薄膜层3设在铝膜层2的上表面上，四面体非晶碳i型薄膜层4设在 掺氮四面体非晶碳n型薄膜层3的上表面上，掺硼四面体非晶碳p型窗口 5 设在四面体非晶碳i型薄膜层4的上表面上。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一的不同点在于基底1采用 单晶硅片或聚酰亚胺柔性基片。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一的不同点在于 掺氮四面体非晶碳n型薄膜层3，按原子含量由氮为1.0 15at.%、余量为四 面体非晶碳沉积而成；具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一的不同点在于掺硼四面体 非晶碳p型窗口 5，按原子含量由硼为1.0 10at.%、余量为四面体非晶碳沉积 而成。具体实施方式五本实施方式的制备方法的步骤如下 步骤一、在基底1的上表面上镀一铝膜层2;步骤二、将经步骤一镀有铝膜层2的基底1用丙酮超声波清洗5 20分钟，再用酒精清洗5 20分钟，用去离子水清洗5 20分钟，放入真空仓内，启动 真空系统对真空仓抽真空，当真空仓内真空度达到1.0X10—3 2.0X10—4帕时， 通入Ar气，Ar气的流速为4 12毫升/分，当真空仓内的气压为1. 0X 10—2 1. 5X 10—2帕时，对基底1上的铝膜层2上表面进行刻蚀5 10分钟；步骤三、制备四面体非晶碳n型薄膜层3，采用过滤阴极真空电弧沉积方 法，向等离子体施加衬底偏压为80 2000V,电弧电流为50 70A，氮气流速 为4 48毫升/分，向经步骤二刻蚀后的铝膜层2的上表面沉积掺氮四面体非 晶碳，沉积时间为80 150秒，制成厚度为25 45nm的四面体非晶碳n型薄 膜层3;步骤四、制备四面体非晶碳i型薄膜层4，采用过滤阴极真空电弧沉积方 法，向等离子体施加衬底偏压为80 2000V，电弧电流为50 70A，向经步骤 三制成后的掺氮四面体非晶碳薄膜层3的上表面沉积四面体非晶碳，沉积时间 为150 300秒，制成厚度为45 90nm的四面体非晶碳i型薄膜层4;步骤五、制备四面体非晶碳p型窗口 5，用真空系统对真空仓抽真空，当真空仓内真空度达到1.0X1(^ 2.0X1()4帕时，将阴极电弧电流设为50 70 A，偏压为80 2000V，向经步骤四制成的四面体非晶碳i型薄膜层4的上表 面沉积掺硼四面体非晶碳，沉积时间为60 120秒，制成厚度为20 35nm的 四面体非晶碳p型窗口 5，即完成以碳为原材料的pin结太阳能电池的制备。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式五的不同点在于步骤二中将 经步骤一镀有铝膜层2的基底1用丙酮超声波清洗12分钟，再用酒精清洗10 分钟，用去离子水清洗10分钟，当真空仓内真空度达到1.8X10—3帕时，Ar 气的流速为8毫升/分，当真空仓内的气压为1.2X10—2帕时，对基底l上的铝 膜层2上表面进行刻蚀8分钟。其它步骤与具体实施方式五相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式五的不同点在于 步骤三中向等离子体施加衬底偏压为500V，电弧电流为60A，氮气流速为24 毫升/分，沉积时间为100秒，制成厚度为35nm的四面体非晶碳n型薄膜层3。 其它步骤与具体实施方式五相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式五的不同点在于步骤四中向 等离子体施加衬底偏压为800V，电弧电流为60A，沉积时间为180秒，制成厚 度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
半导体结为碳材料的太阳能电池，它由基底（１）、铝膜层（２）、掺氮四面体非晶碳ｎ型薄膜层（３）、四面体非晶碳ｉ型薄膜层（４）和掺硼四面体非晶碳ｐ型窗口（５）组成，其特征在于铝膜层（２）设在基底（１）的上表面上，掺氮四面体非晶碳ｎ型薄膜层（３）设在铝膜层（２）的上表面上，四面体非晶碳ｉ型薄膜层（４）设在掺氮四面体非晶碳ｎ型薄膜层（３）的上表面上，掺硼四面体非晶碳ｐ型窗口（５）设在四面体非晶碳ｉ型薄膜层（４）的上表面上。
【技术特征摘要】
1、半导体结为碳材料的太阳能电池，它由基底(1)、铝膜层(2)、掺氮四面体非晶碳n型薄膜层(3)、四面体非晶碳i型薄膜层(4)和掺硼四面体非晶碳p型窗口(5)组成，其特征在于铝膜层(2)设在基底(1)的上表面上，掺氮四面体非晶碳n型薄膜层(3)设在铝膜层(2)的上表面上，四面体非晶碳i型薄膜层(4)设在掺氮四面体非晶碳n型薄膜层(3)的上表面上，掺硼四面体非晶碳p型窗口(5)设在四面体非晶碳i型薄膜层(4)的上表面上。2、 根据权利要求1所述的半导体结为碳材料的太阳能电池，其特征在于 基底(1)采用单晶硅片或聚酰亚胺柔性基片。3、 根据权利要求1所述的半导体结为碳材料的太阳能电池，其特征在于 掺氮四面体非晶碳n型薄膜层(3)，按原子含量由氮为1.0 15 at.%、余量 为四面体非晶碳沉积而成。4、 根据权利要求1所述的半导体结为碳材料的太阳能电池，其特征在于 掺硼四面体非晶碳p型窗口 (5)，按原子含量由硼为1.0 10at.%、余量为四 面体非晶碳沉积而成。5、 依权利要求l的半导体结为碳材料的太阳能电池的制备方法，其特征 在于该方法的步骤如下步骤一、在基底(1)的上表面上镀一铝膜层(2);步骤二、将经步骤一镀有铝膜层(2)的基底(1)用丙酮超声波清洗5 20分钟，再用酒精清洗5 20分钟，用去离子水清洗5 20分钟，放入真空 仓内，启动真空系统对真空仓抽真空，当真空仓内真空度达到1.0X10—3 2.0 X10—4帕时，通入Ar气，Ar气的流速为4 12毫升/分，当真空仓内的气压为 1.0X10—2 1. 5X 10—2帕时，对基底(1)上的铝膜层(2)上表面进行刻蚀5 IO分钟；步骤三、制备四面体非晶碳n型薄膜层(3)，采用过滤阴极真空电弧沉积 方法，向等离子体施加衬底偏压为80 2000V，电弧电流为50 70A，氮气流 速为4 48毫升/分，向经步骤二刻蚀后的铝膜层(2)的上表面沉积掺氮四面 体非晶碳，沉积时间为80 150秒，制成厚度为25 45nm的四面体非晶碳n型薄膜层(3);步骤四、制备四面体非晶碳i型薄膜层(4)，采用过滤阴极真...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱嘉琦，田桂，代兵，陈旺寿，何小凤，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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