一种掺杂量子点硅太阳电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种掺杂量子点硅太阳电池，从下至上依次包括：金属铝背电极、P型晶硅层、N型晶硅层、P型掺杂量子点层、N型掺杂量子点层、减反射涂层、梳状电极；其中，在P型晶硅层与N型晶硅层之间、P型掺杂量子点层与N型掺杂量子点层之间均形成PN结。本实用新型专利技术结构简单，设计合理，具有较强的可操作性，而且成本较低，适用于商业化生产。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种掺杂量子点硅太阳电池，从下至上依次包括：金属铝背电极、P型晶硅层、N型晶硅层、P型掺杂量子点层、N型掺杂量子点层、减反射涂层、梳状电极；其中，在P型晶硅层与N型晶硅层之间、P型掺杂量子点层与N型掺杂量子点层之间均形成PN结。本技术结构简单，设计合理，具有较强的可操作性，而且成本较低，适用于商业化生产。【专利说明】—种掺杂量子点娃太阳电池
本技术涉及光电半导体材料及太阳电池
，具体涉及一种掺杂量子点娃太阳电池。
技术介绍
随着世界经济的快速发展，人们对能源的需求日益增加，而常规化石能源日益枯竭，取之不尽用之不竭的太阳能无疑是人类未来能源发展的首选。目前，对于照射到地球表面的太阳能的利用主要有两种方式:光伏发电和光热发电，发展更为成熟的是光伏发电。通过光生伏特效应把光能转化为电能的器件就是太阳电池。目前，在所有太阳电池中，以硅为基底太阳电池是目前转换效率最高，技术最为成熟的光伏器件，硅太阳电池占目前世界官方市场的90%以上。尽管娃太阳电池具有较高的光电转换效率,但离理论值还有一定的差距，因此，如何进一步提高硅太阳电池的光电转换效率，降低成本是各国研究机构和光伏企业的研究重点。硅太阳电池的光电转换效率受到光吸收、载流子输运、载流子收集等因素的限制，影响硅太阳电池转换效率的原因主要来自两个方面:(I)光学损失，包括电池前表面反射损失、接触栅线的阴影损失以及长波段的非吸收损失。(2)电学损失，它包括半导体表面及体内的光生载流子复合、半导体和金属栅线的接触电阻，以及金属和半导体的接触电阻等的损失。这其中最关键的是提闻晶娃电池的太阳光吸收效率。晶体娃的带隙为1.12eV,主要吸收600-1000nm的太阳光，而低于600nm和高于IOOOnm的太阳光没有得到吸收，这样就限制了硅电池的转换效率的提高。提高硅电池转换效率的方法主要有光陷阱结构、添加减反射膜、设置钝化层、增加背场和改善衬底材料等方法。半导体量子点(QDs)具有吸收范围宽，吸收系数高的特点，因而它能够作为良好的光吸收剂。而对半导体量子点进行金属离子的掺杂能够进一步地提高材料的光吸收范围，降低电子空穴对的复合。因此，将掺杂的半导体量子点与晶体硅材料结合起来，形成一种全新的掺杂量子点硅太阳电池，将是提高现有晶硅电池转换效率的一个简便易行的方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种能够提高光电转换效率的掺杂量子点硅太阳电池。为实现上述目的，本技术一种掺杂量子点硅太阳电池，从下至上依次包括:金属铝背电极、P型晶硅层、N型晶硅层、P型掺杂量子点层、N型掺杂量子点层、减反射涂层、梳状电极；其中，在P型晶硅层与N型晶硅层之间、P型掺杂量子点层与N型掺杂量子点层之间均形成PN结。进一步，所述P型晶硅层、N型晶硅层中的晶体硅为单晶硅、多晶硅、非晶硅或微晶硅。进一步，所述P型掺杂量子点层为铜掺杂硫化铅、汞掺杂硫化铅、铜掺杂硫化镉或镁掺杂硫化镉的纳米颗粒层。进一步，所述N型掺杂量子点层为锰掺杂硫化镉、磷掺杂硫化镉、铟掺杂硫化镉或铜掺杂砷化铟的纳米颗粒层。进一步，所述梳状电极设置在减反射涂层上。本技术结构简单，设计合理，具有较强的可操作性，而且成本较低，适用于商业化生产。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的结构示意图。【具体实施方式】下面，参考附图，对本技术进行更全面的说明，附图中示出了本技术的示例性实施例。然而，本技术可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本技术全面和完整，并将本技术的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下” “左” “右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。如图1所示，本技术一种掺杂量子点硅太阳电池，其结构为:底层是金属铝背电极1，背电极之上为P型晶硅层2，再之上为N型晶硅层3，在N型晶硅层3之上为P型掺杂量子点层4，再之上为N型掺杂量子点层5，N掺杂量子点层5之上为减反射涂层6，减反射涂层6上设有梳状电极7。其中，在P型晶硅层与N型晶硅层之间、P型掺杂量子点层与N型掺杂量子点层之间均形成了 PN结。P型晶硅层2、N型晶硅层3中的晶体硅为单晶硅、多晶硅、非晶硅或微晶硅。P型掺杂量子点层4为铜掺杂硫化铅、汞掺杂硫化铅、铜掺杂硫化镉或镁掺杂硫化镉的纳米颗粒层。N型掺杂量子点层5为锰掺杂硫化镉、磷掺杂硫化镉、铟掺杂硫化镉或铜掺杂砷化铟的纳米颗粒层。掺杂半导体量子点是通过原位掺杂实现的，即在连续离子层吸附与反应法(Successive 1nic Layer Adsorption and Reaction, SILAR 法)的基础上惨入金属离子后沉积到N型晶体硅上。本技术量子点敏化硅基太阳电池可以按下述方法制备:第一步，先将硅片进行化学清洗；第二步，对硅片进行氢氟酸腐蚀处理，形成多孔结构，这种多孔结构有利于半导体量子点的吸附；第三步，将处理过的硅片放入有P型掺杂的阳离子前驱体溶液中5min，取出用水冲洗干净后再放入阴离子前驱体溶液中5min，取出用水冲洗干净。这样就形成了 P型掺杂量子点层4。类似的方法，通过SILAR法形成N型掺杂量子点层5 ;第四步，利用PECVD制备减反射涂层6 ；第五步，在硅片的底部形成金属铝背电极I ;第六步，丝网印刷形成梳状电极7，电极烧结形成欧姆接触，这样就得到了本技术的掺杂量子点硅太阳电池。本技术与现有晶硅太阳电池相比，优点在于:在P型晶硅层2与N型晶硅层3之间形成了 PN结，同时P型掺杂量子点层4与N型掺杂量子点层5之间也形成PN结，整体形成双PN结结构。尤其是P型掺杂量子点层4与N型掺杂量子点层5形成的PN结能够进一步地抑制电子空穴对的复合，另外掺杂半导体量子点能够提高电池的光谱吸收范围、降低反射损失，从而产生更多的电子-空穴对，提高电池的各项性能参数，进而提高电池的光电转换效率。【权利要求】1.一种掺杂量子点硅太阳电池，其特征在于，从下至上依次包括:金属铝背电极、P型晶硅层、N型晶硅层、P型掺杂量子点层、N型掺杂量子点层、减反射涂层、梳状电极；其中，在P型晶硅层与N型晶硅层之间、P型掺杂量子点层与N型掺杂量子点层之间均形成PN结。2.如权利要求1所述的掺杂量子点硅太阳电池，其特征在于，所述P型晶硅层、N型晶硅层中的晶体硅为单晶硅、多晶硅、非晶硅或微晶硅。3.如权利要求1所述的掺杂量子点硅太阳电池，其特征在于，所述P型掺杂量子点层为纳米颗粒层。4.如权利要求1所述的掺杂量子点硅太阳电池，其特征在于，所述N型掺杂量子点层为纳米颗粒层。5.如权利要求1所述的掺杂量子点硅太阳电池，其特征在于，所述梳状电极设置在减反射涂层上。【文档编号】H0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂量子点硅太阳电池，其特征在于，从下至上依次包括：金属铝背电极、P型晶硅层、N型晶硅层、P型掺杂量子点层、N型掺杂量子点层、减反射涂层、梳状电极；其中，在P型晶硅层与N型晶硅层之间、P型掺杂量子点层与N型掺杂量子点层之间均形成PN结。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛黎明，周洪全，
申请(专利权)人：北京桑纳斯太阳能电池有限公司，
类型：实用新型
国别省市：