CN102222707A - 半导体包覆材料及其制造方法、太阳能电池 - Google Patents

半导体包覆材料及其制造方法、太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种半导体包覆材料，包括：包覆材料和被包覆材料，所述包覆材料具有与被包覆材料不同的半导体材料，被包覆材料为基本为圆形的颗粒。本发明利用包覆材料将被包覆材料复合，由于包覆材料吸收部分频率的太阳光，同时被包覆材料还能吸收另一些频率的太阳光，而且被包覆材料为颗粒，具有大的比表面积，从而提高太阳能电池的效率。

Description

半导体包覆材料及其制造方法、太阳能电池
技术领域
本发明涉及半导体材料及制造技术，更具体地说，涉及一种半导体复合材料及其制造方法、太阳能电池。
背景技术
随着科技与经济的飞速发展，在能源上的使用也不断地增加，而如今大量使用的石油、天然气、煤炭等原料都是一次能源，都终有耗尽之时，为了可持续发展，必须要利用新的能源，尤其是再生能源。其中，太阳能是一种可再生的绿色能源，如何更好地开发和利用太阳能，已成为能源研究的最重要的课题之一。
太阳能光伏电池通过光电效应直接把光能转化成电能的装置，主要包括形成p-n结的n区和p区的半导体材料，基本原理是：太阳光照在半导体材料的p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流，而半导体材料的特性对太阳能电池的效率有着直接的影响。
目前，大量采用的半导体材料是单晶和多晶硅，具有较低的价格，但硅太阳能电池的平均效率在15％上下，也就是说，只能将入射太阳光能的15％转化为可用的电能，其余的85％缺不能转换为有效的电能，硅太阳能电池的效率比较低。
此外，目前多元化合物的太阳能电池也是一个研究方向，主要包括砷化镓(GaAs)III-V族化合物、硫化镉(CdS)、硫化镉(CdTe)等太阳能电池等。其中，硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅太阳能电池效率高，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，却会对环境造成严重的污染。砷化镓III-V化合物太阳能电池的效率可达28％，GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池，但是GaAs材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs太阳能电池的普及应用。
因此，为了更好的利用和普及太阳能电池，具有低价格和高效率的太阳能电池成为今后研究的重要方向。
发明内容
本发明实施例提供一种半导体包覆材料及其制造方法、太阳能电池，并提高太阳能电池效率，降低太阳能电池的成本。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种半导体包覆材料，包括：包覆材料和被包覆材料，所述包覆材料具有与被包覆材料不同的半导体材料，被包覆材料为基本为圆形的颗粒。
可选地，所述包覆材料为：GeAs
可选地，所述被包覆材料为：多晶Si、CdTe、CdS。
可选地，所述颗粒的直径为100-1000nm。
本发明还提出了一种太阳能电池，包括上述的半导体包覆材料形成的n型半导体层和p型半导体层，以及分别同所述n型半导体层和p型半导体层电连接的第一电极和第二电极。
本发明又提出了一种半导体包覆材料的制造方法，包括：
提供包覆材料和被包覆材料，所述包覆材料具有与被包覆材料不同的半导体材料；
将被包覆材料进行颗粒化，以形成基本为圆形的颗粒；以及
包覆材料包覆住被包覆材料的颗粒，形成半导体包覆材料。
可选地，所述包覆材料包覆住被包覆材料的颗粒的步骤包括：
利用化学溶液将包覆材料转变为液体，并将包覆材料的液体析出；
将被包覆颗粒置于包覆材料的液体中，以使包覆材料沉积在被包覆材料颗粒的表面，并通过烧结形成半导体包覆材料。
可选地，将包覆材料加热转变为气体；
将低温的被包覆颗粒吹送过包覆材料的气体，以使包覆材料的气体结晶在被包覆材料的颗粒上，并通过烧结形成半导体包覆材料。
可选地，所述包覆材料为：GeAS。
可选地，所述被包覆材料为：Si、CdTe、CdS。
可选地，所述被包覆材料的颗粒的直径为100-1000nm。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例的半导体包覆材料及其制造方法、太阳能电池，利用包覆材料将被包覆材料复合，由于包覆材料和被包覆材料具有不同的半导体材料，当太阳光照射时，包覆材料吸收部分频率的太阳光，同时被包覆材料还能吸收另一些频率的太阳光，而且被包覆材料为颗粒，具有大的比表面积，从而提高太阳能电池的效率。
此外，被包覆材料可以选择价格较低的材料，从而降低成本。
附图说明
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为根据本发明实施例的半导体包覆材料的示意图；
图2为根据本发明实施例的太阳能电池的结构示意图；
图3为根据本发明实施例的半导体包覆材料制造方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
为了提高太阳能电池的效率，本发明提出了一种半导体包覆材料，通过包覆材料将被包覆材料复合，来提高半导体包覆材料的对太阳光的吸收，进而，提高太阳能电池的效率。
如图1所示，该半导体包覆材料包括：包覆材料100和被包覆材料200，所述包覆材料100具有与被包覆材料200不同的半导体材料，被包覆材料200为基本为圆形的颗粒。
其中，所述被包覆材料可以为纳米级或微米级的基本为圆形的颗粒，所述颗粒的直径可以为1nm-100um，在一些实施例中，所述颗粒的直径可以为10nm-1000nm。
需要说明的是，在本发明中，所述颗粒的形状基本为圆形，是指所述颗粒的圆心到表面各点的距离不是严格的相等，所述颗粒的表面可以有凸凹或者局部的形变，也可以是圆形颗粒经过挤压变形后的形状，例如椭圆或其他类似圆形的形状。
在一个实施例中，所述包覆材料可以为III-V族化合物，例如GaAs，被包覆材料可以为多晶Si，所述被包覆颗粒的直径可以为1nm-100um，优选地，可以为10nm-1000nm。在此实施例中，GaAs可以吸收较多频率的太阳光，具有较好的吸收率，此外，多晶Si被包覆住，具有更好的稳定性，还可以进一步吸收其他频率的太阳光，从而提高吸收率，被包覆材料的多晶Si为基本圆形的颗粒，具有大的比表面积，提高吸收率，而且，多晶Si的价格较GeAs更低，从而降低了成本。
在另一个实施例中，所述包覆材料可以为III-V族化合物，例如GaAs等，被包覆材料可以为多晶CdTe或CdS，所述被包覆颗粒的直径可以为1nm-100um，优选地，可以为10nm-1000nm。在此实施例中，GaAs可以吸收较多频率的太阳光，具有较好的吸收率，而CdTe或CdS为有毒材料，对环境有危害，将其包覆住，可以有效减小其毒性的危害，并可以进一步吸收其他频率的太阳光，从而提高吸收率，被包覆材料为基本圆形的颗粒，具有大的比表面积，提高吸收率，而且，CdTe或CdS的价格较GeAs更低，从而降低了成本。
在其他实施例中，所述包覆材料和被包覆材料还可以为其他合适的半导体材料。
在本发明中，利用包覆材料将被包覆材料复合，由于包覆材料和被包覆材料具有不同的半导体材料，当太阳光照射时，包覆材料吸收部分频率的太阳光，同时被包覆材料还能吸收另一些频率的太阳光，而且被包覆材料为颗粒，具有大的比表面积，从而提高太阳能电池的效率。
以上对半导体包覆材料进行了详细的描述，此外，本发明还提供了由上述材料形成的太阳能电池，如图2所示，该太阳能电池包括：
n型半导体层310和p型半导体层320，以及分别同所述n型半导体层310和p型半导体层320电连接的第一电极330和第二电极340，所述n型半导体层和p型半导体层为上述的半导体包覆材料。
可以通过传统工艺将半导体包覆材料形成n型半导体层310和p型半导体层320。
通过上述的半导体包覆材料形成的太阳能电池，由于半导体包覆材料具有更好的吸收率，从而提高了太阳能电池的吸收率，此外，半导体包覆材料的低成本也降低了太阳能电池的成本。
以上对半导体包覆材料及该材料形成的太阳能电池进行了详细的描述，为了更好地理解本发明，以下将结合图3，对本发明实施例的制造方法进行详细的描述。
首先，提供包覆材料和被包覆材料，所述包覆材料具有与被包覆材料不同的半导体材料。
在此实施例中，所述包覆材料为GaAs，被包覆材料为多晶Si，在其他实施例中所述包覆材料和被包覆材料还可以为其他材料。
而后，将被包覆材料进行颗粒化，以形成基本为圆形的颗粒。
可以通过机械破碎的方法或化学析出法将多晶硅制成颗粒，所述颗粒的直径可以为1nm-100um，优选地，可以为10nm-1000nm。
而后，包覆材料包覆住被包覆材料的颗粒，形成半导体包覆材料。
在一些实施例中，可以通过化学法来包覆所述颗粒，具体步骤为：
利用化学溶液将包覆材料转变为液体，并将包覆材料的液体通过加热到一定温度析出。
接着，将被包覆颗粒置于包覆材料的液体中，包覆材料会沉积在被包覆材料颗粒的表面，而后，可以通过烧结将包覆材料包覆住被包覆材料的颗粒，从而形成半导体包覆材料。
在另一些实施例中，可以通过流化床包覆法来包覆所述颗粒，具体步骤为：
将包覆材料加热转变为气体；
将低温的被包覆颗粒吹送过包覆材料的气体，由于被包覆材料温度低于包覆材料的气体，包覆材料的气体会结晶在被包覆材料的颗粒上，而后，可以通过烧结将包覆材料包覆住被包覆材料的颗粒，从而形成半导体包覆材料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种半导体包覆材料，其特征在于，包括：包覆材料和被包覆材料，所述包覆材料具有与被包覆材料不同的半导体材料，被包覆材料为基本为圆形的颗粒。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述包覆材料为：GeAs。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述被包覆材料为：多晶Si、CdTe、CdS。
4.根据权利要求1-3中任意项所述的材料，其特征在于，所述颗粒的直径为1nm-100um。
5.一种太阳能电池，其特征在于，包括由上述1-4中任一项所述的半导体包覆材料形成的n型半导体层和p型半导体层，以及分别同所述n型半导体层和p型半导体层电连接的第一电极和第二电极。
6.一种半导体包覆材料的制造方法，其特征在于，包括：
提供包覆材料和被包覆材料，所述包覆材料具有与被包覆材料不同的半导体材料；
将被包覆材料进行颗粒化，以形成基本为圆形的颗粒；以及
包覆材料包覆住被包覆材料的颗粒，形成半导体包覆材料。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述包覆材料包覆住被包覆材料的颗粒的步骤包括：
利用化学溶液将包覆材料转变为液体，并将包覆材料的液体析出；
将被包覆颗粒置于包覆材料的液体中，以使包覆材料沉积在被包覆材料颗粒的表面，并通过烧结形成半导体包覆材料。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述包覆材料包覆住被包覆材料的颗粒的步骤包括：
将包覆材料加热转变为气体；
将低温的被包覆颗粒吹送过包覆材料的气体，以使包覆材料的气体结晶在被包覆材料的颗粒上，并通过烧结形成半导体包覆材料。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述包覆材料为：GeAS。
10.根据权利要求6-8中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述被包覆材料为：Si、CdTe、CdS。
11.根据权利要求6-8中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述被包覆材料的颗粒的直径为1nm-100um。
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