背电极、背电极吸收层复合结构及太阳能电池制造技术

本申请涉及光电转换材料领域，具体公开了一种背电极以及含有该背电极的背电极吸收层复合结构以及太阳能电池。该背电极为连续的导电薄膜，并且在其导电薄膜的正面表面上具有凸起的纳米阵列。在背电极吸收层复合结构或太阳能电池中，背电极的凸起的纳米阵列是插入到吸收层内的。本申请设计的插入到吸收层的背电极纳米阵列与电池吸收层的晶粒尺寸相适应，缩短了光生载流子在吸收层中的扩散距离，并且尽可能的避免了吸收层中晶界处缺陷对载流子的复合，极大的提高了光生载流子的收集效率。并且，该纳米阵列结构还能形成尖端电极，产生纳米“避雷针”效应，增强陷光效应，产生量子中间层效应等，使得制备的太阳能电池光电转换效率大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
背电极、背电极吸收层复合结构及太阳能电池
本申请涉及光电转换材料领域，特别是涉及一种背电极，含有该背电极的背电极吸收层复合结构和太阳能电池。
技术介绍
人类进入二十一世纪，环境污染和能源短缺已愈来愈制约着社会的可持续发展。太阳能等可再生能源技术代表了清洁能源的发展方向，作为最具可持续发展理想特征的太阳能光伏发电将进入人类能源结构并成为基础能源的重要组成部分。我国也已经将其作为构建和谐可持续发展的新型社会的重要基础条件列入国家中长期科技发展规划中。目前，薄膜太阳能电池的研究主要集中在如何提高薄膜电池的转换效率，根据转换效率的定义，薄膜太阳能电池的转换效率等于其能够输出的电能除以输入的光能，即其取决于电池材料对光子的吸收效率、载流子的分离效率和载流子的输运收集效率。也就是说，要想提高薄膜太阳能的光电转换效率，就需要从这三方面下手，提高三个效率值。对于同一种材料才说，载流子的分离效率基本是不变的，故提高电池组件对光子的吸收效率和载流子的输运收集效率是提高太阳能薄膜电池转换效率的关键。研究者们对薄膜太阳能电池的研究也主要集中在这两个方面，尤其是对于前者，研究者提出很多方法来提高电池组件对光子的吸收，比如：电池表面增加减反膜，减少光的反射[1]；电池表面制备聚光结构[2,3]；在减反膜表面制备各种“陷光结构”，进一步增加光子的吸收[4-6]；制备多禁带叠层太阳能电池结构吸收更大波长范围的光[7]等等，也取得了较好的效果。但是对于载流子的收集效率的研究并不是太多，仅仅局限于不同电导率的电极材料选择和晶格取向的研究[8]，因此对整体太阳能电池的贡献不大。参考文献[1]PankoveJ.I.OpticalProcessesinSemiconductors[M].EnglewoodCliffs:PrenticeHall,1971.[2]VernonS.M.TobinS.P.,HavenV.E.,etal.High-efficiencyconcentratorcellsfromGaAsonSi[C].ConferenceRecordofthe22thIEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,LasVegas,1991:353-357.[3]VerlindenP.J.SwansonR.M.,CraneR.A.,etal.A26.8%efficientconcentratorpoint-contactsolarcell[C].Proceedingofthe13thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,Nice,1995:1582-1585.[4]ZhouH.,ColliA.,AhnoodA.,etal.ArraysofParallelConnectedCoaxialMultiwallCarbonNanotubeAmorphousSiliconSolarCells[J].Adv.Mater.,2009,21:3919-3923.[5]YannopapasV.,VitanovN.V.,Ultra-subwavelengthfocusingoflightbyamonolayerofmetallicnanoshellswithanadsorbeddefect[J].Phys.Stat.Sol.,2008,2:287-289.[6]InnsD.,ShiL.,AberleA.G.SilicaNanospheresasBackSurfaceReflectorsforCrystallineSiliconThin-filmSolarCells[J].Prog.Photovolt:Res.Appl.,2008,16,187-194.[7]GreenM.A.Thirdgenerationphotovoltaics:Ultra-highconversionefficiencyatlowcost[J].ProgressinPhotovoltaics:ResearchandApplications,2001,9(2):123-135.[8]季航,赵特秀,王晓平等.磁控溅射MO薄膜电阻率的原位研究[J].物理学报,1993,42(8):1340-1345.[9]DePauwP.,MertensR.,VOverstraetenR.,etal.Ontheinjectionleveldependenceoftheminoritycarrierlifetimeindefectedsiliconsubstrates[J].Solid-StateElectronics,1984,27(6):573-587.[10]Seto,J.Y.W.Theelectricalpropertiesofpolycrystallinesiliconfilms[J].JournalofAppliedPhysics,1975,46(12):5247-5254.[11]LandsbergP.T.,AbrahamsM.S.Effectsofsurfacestatesandofexcitationonbarrierheightsinasimplemodelofagrainboundaryorasurface[J].JournalofAppliedPhysics,1984,55(12):4284-4293.[12]SunC.H.,JiangP.,JiangB.,Broadbandmoth-eyeantireflectioncoatingsonsilicon[J].Appl.Phys.Lett.2008,92,061112.[13]MundayJ.N.,AtwaterH.A.LargeIntegratedAbsorptionEnhancementinPlasmonicSolarCellsbyCombiningMetallicGratingsandAntireflectionCoatings[J].NanoLett.,2011,11:2195-2201.[14]HarryA.A,AlbertP，Plasmonicsforimprovedphotovoltaicdevices[J].NatureMaterial,2010,9,205-213.[15]LiangJ.,BiH.,WanD.Y.,etal.NovelCuNanowires/GrapheneasBackContactforCdTeSolarCells[J].Adv.Func.Mater.,2012,22(6):1267-1271.[16]KuznickiaZ.T.SomeAspectsoftheMulti-interfaceStructureforBSFSolarCells[J].SolarEnergyMaterialsandSolarCells,1993,31,383-399.
技术实现思路
本申请的目的是提供一种新结构的背电极，以及包含该背电极的背电极吸收层复合结构和太阳能电池。为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种背电极，背电极为连续的导电薄膜，该导电薄膜的正面表面上具有凸起的纳米阵列。进一步的，凸起的纳米阵列为纳米箔的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背电极，所述背电极为连续的导电薄膜，其特征在于：所述导电薄膜的正面表面上具有凸起的纳米阵列。

【技术特征摘要】
1.一种背电极吸收层复合结构，所述复合结构包括固定连接的背电极和吸收层，所述吸收层的背面与所述背电极的正面固定接触连接，其特征在于：所述背电极为连续的导电薄膜，所述导电薄膜的正面表面上具有凸起的纳米阵列，并且，背电极正面的凸起的纳米阵列插入到所述吸收层内；所述凸起的纳米阵列为纳米箔的阵列或纳米纤维的阵列；所述纳米纤维的直径或最大跨度为5-1000nm，所述纳米箔的厚度为1-1000nm，凸起的高度为10nm-1mm；所述纳米阵列的间距为50nm-10mm。2.根据权利要求1所述的复合结构，其特征在于：所述背电极的材料为导电的金属材料、导电的无机非金属材料或导电的有机高分子材料中的至少一种；所述导电的金属材料选自铜、镍、锌、锡、镁、铝、锰、铬、镉、碲、铟、锑、钛、金、铂、钼和银中的一种或者几种；所述导电的无机非金属材料选自石墨烯、纳米碳管、不定性碳、氧化锌铝、氧化铟锡、掺氟的氧化锡及它们的合金或组成的复合材料中的一种或者几种；所述导电的有机高分子材料选自聚苯胺，聚噻吩，聚吡咯，聚苯乙炔，聚乙炔，聚苯撑，聚苯硫醚，富勒烯及它们的衍生物中的一种或者几种。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠振，潘锋，梁军，周航，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：