CN102473752A - 太阳能电池和太阳能电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供太阳能电池和太阳能电池装置。该太阳能电池包括：形成为n型半导体的透明电极(2)；多个碳纳米管(3)，并列设置在所述透明电极(2)的下表面上且与该下表面垂直；以及金属电极(4)，配置在各所述碳纳米管(3)的与透明电极(2)相反一侧的下表面上；所述并列设置的碳纳米管(3)的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化，而且在各所述碳纳米管(3)中掺杂第三族的原子，形成p型半导体。

Description

太阳能电池和太阳能电池装置
技术领域
本发明涉及使用碳纳米管的太阳能电池和使用该太阳能电池的太阳能电池装置。
背景技术
太阳能电池以单晶、多晶、非晶硅构成的硅系为主流，广泛应用于住宅和厂房等，但是其缺点是能量转换效率低。能量转换效率低的一个原因如下：通常的太阳能电池只有一个带隙，具有小于带隙的能量的长波光线不能进行光电转换，而具有超过带隙的能量的短波光线中，仅有带隙部分的能量能进行光电转换。
针对所述缺点，公开了具有两个以上不同带隙的太阳能电池(例如参照日本专利公开公报特开2003-197930号)。
如上所述，为了提高能量的转换效率，如专利文献1所示，可以考虑具有两个以上的带隙，换言之使带隙变细。
然而，在利用硅等晶体的半导体中，也包含化合物半导体在内，根据元素的选择方法带隙就已固定，想得到任意的带隙十分困难，因此不能提高能量的转换效率。此外，在串接型以及多层重叠型的情况下，由于上层的太阳能电池吸收和散射太阳光线，所以下部的太阳能电池所需要的光线发生衰减。
发明内容
本发明的目的在于提供能提高能量转换效率的太阳能电池和太阳能电池装置。
为了解决上述问题，本发明第一方式的太阳能电池包括：透明电极；多个碳纳米管，并列设置在所述透明电极的表面上且与所述表面垂直；以及金属电极，配置在各所述碳纳米管的与透明电极相反的一侧，所述并列设置的碳纳米管的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化。
此外，本发明第二方式的太阳能电池如下：通过n型半导体形成所述第一方式的太阳能电池中的透明电极，并且在碳纳米管中掺杂元素周期表第三族的原子，将所述碳纳米管形成为p型半导体。
此外，本发明第三方式的太阳能电池如下：在所述第一方式太阳能电池的碳纳米管的透明电极侧部分中掺杂元素周期表第五族的原子，形成n型半导体，并在所述第一方式太阳能电池的碳纳米管的金属电极侧部分中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体。
此外，本发明第四方式的太阳能电池如下：在所述第一方式的太阳能电池的碳纳米管中掺杂元素周期表第五族的原子，将所述碳纳米管形成为n型半导体，并且在所述金属电极和所述碳纳米管之间配置p型半导体层。
另外，本发明第五方式的太阳能电池装置使用上述第一方式的太阳能电池，所述太阳能电池装置配置有分光器，所述分光器将太阳光线分光到太阳能电池的透明电极的表面上，并且所述太阳能电池装置还包括电压调整器，所述电压调整器将所述太阳能电池中各碳纳米管得到的电力调整到规定电压。
按照所述太阳能电池和太阳能电池装置的结构，在透明电极和金属电极之间配置碳纳米管，且所述碳纳米管的直径依次阶梯性变化，所以例如将太阳光线分光时，能够形成对应各个波长、即具有任意带隙的碳纳米管。因此，由于可以横跨太阳光线的较宽范围的波长区域进行光电转换，所以可以提供能量转换效率优良、即光电转换效率优良的太阳能电池和太阳能电池装置。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的太阳能电池和太阳能电池装置的简要结构的立体图。
图2A是说明同一太阳能电池的制造方法的立体图。
图2B是说明同一太阳能电池的制造方法的立体图。
图2C是说明同一太阳能电池的制造方法的立体图。
图2D是说明同一太阳能电池的制造方法的立体图。
图3A是说明本发明实施方式的同一太阳能电池的光电转换效率的图表。
图3B是说明通常的串接型太阳能电池的光电转换效率的图表。
图4是表示本发明实施例1的太阳能电池的简要结构的立体图。
图5是表示本发明实施例2的太阳能电池的简要结构的立体图。
图6是表示本发明实施例3的太阳能电池的简要结构的立体图。
图7是表示本发明实施例4的太阳能电池的简要结构的立体图。
图8是表示本发明实施例4的太阳能电池变形例的简要结构的立体图。
具体实施方式
以下，说明本发明实施方式的太阳能电池和太阳能电池装置(对应权利要求1和权利要求5)。
首先，说明本实施方式的太阳能电池和使用所述太阳能电池的太阳能电池装置的基本结构。
即，太阳能电池的基本结构包括：透明电极；多个碳纳米管，并列设置在所述透明电极的表面且垂直于该表面；以及作为对置电极的金属电极，配置在各所述碳纳米管的与透明电极相反的一侧。所述并列设置的碳纳米管的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化。
具体说明所述基本结构，一对电极之间配置有n型半导体和p型半导体，且所述两半导体中的至少一方的半导体由碳纳米管(CNT)构成。此外，由于相对于电极表面垂直(所谓垂直取向)且并列设置多个(此处为三个以上，也可以称为三个以上的多个)所述碳纳米管，所以例如所述碳纳米管以列状分离成多个区域，并且其直径按照每个所述区域依次变化。
具体而言，并列设置五个(三个以上、即三列以上即可)由多个碳纳米管构成的区域(以下，也称管阵列)，且所述碳纳米管的直径按照每个管阵列呈阶梯性变化，例如按照从粗到细依次设置。
然后，在各所述管阵列的碳纳米管的上下表面形成电极。
而且，上述的作为碳纳米管形成方向的“垂直”当然存在允许范围，相对于电极表面的垂线，连接碳纳米管的基端和前端的直线在例如90±10°的范围内即可。在这种意义上，也可以称为“大体垂直”。
另外，所述“至少一方的半导体由碳纳米管构成”是指，一方的电极由半导体形成或者一方的电极侧上形成半导体层，并且考虑碳纳米管为半导体的结构，以及碳纳米管自身形成n型半导体和p型半导体的结构。
以下，根据图1和图2A～图2D说明所述基本结构的太阳能电池的制造方法。
首先，基于图1说明太阳能电池的具体结构。
所述太阳能电池1包括：透明电极2，是长方形板状的n型半导体；多个碳纳米管3，并列设置在所述透明电极2的下表面且垂直于该下表面(根据图1规定上下方向，具体将太阳光线的入射侧作为上侧进行说明。当然也可以上下颠倒，因此，也可以仅称为透明电极的表面)；以及作为对置电极的金属电极4，配置在所述碳纳米管3的下端面(也可以称为表面)。另外，具体而言，是具有三个以上(多个)碳纳米管3的列状，此处对具有五个的列状的情况进行说明。
具体如后所述的太阳能电池装置11包括：棱镜等分光器12(也可以称为分光元件)，将太阳光线分光成五个波长区域并导向所述太阳能电池1；以及电压调整器14(也是电压输出电路)，将由太阳能电池1的列状碳纳米管3得到的电力通过电线13引导并调整为规定电压。另外，分光器12的正前方配置有聚集太阳光线的聚光用透镜部15。
并且，例如使用直径大小不同的柱面透镜作为所述聚光用透镜部15。即，所述聚光用透镜部15由大直径的第一柱面透镜15a和小直径的第二柱面透镜15b构成，其相互之间的设置间隔L为第一柱面透镜15a的焦距f1与第二柱面透镜15b的焦距f2之和(L＝f1+f2)。因此，当平行的太阳光线入射第一柱面透镜15a时，太阳光线一度聚焦后，入射第二柱面透镜15b并再次成为平行光线射出。这时，出射的太阳光线的平行光线的宽度缩小为f2/f1。另外，该出射的平行光线的宽度越窄(细)越好。
然后，所述平行光线经分光器12作为分光光线入射太阳能电池1(确切说是透明电极2上)。此外，优选以太阳能电池1的大小能够小于第一柱面透镜15a的方式，设定分光器12与太阳能电池1的距离。另外，聚光用透镜部15通过在平面上配置多个柱面透镜，能够将太阳光线不浪费地导向太阳能电池1一侧，但是透镜的形状不限于此，也可以是圆形透镜。
以下，基于图2A～图2D，简要说明所述太阳能电池1的制造方法。
首先，如图2A所示，在形成为n型半导体的透明电极2(使用FTO、ZnO、ITO、FTO/ITO、GZO、AZO等)的表面上，利用溅射等方法形成作为催化剂的金属(例如铁(Fe))的薄膜后，在利用电子束形成纵横裂缝的同时，调整切割所述裂缝时的间隔并形成催化剂微粒10。该铁的催化剂微粒10的大小与每个管阵列中碳纳米管3的直径相对应。例如，从图中左侧朝向右侧，直径从大到小排列。即，左侧的催化剂微粒10A的直径大，随着朝向右侧，催化剂微粒10B～10E的直径阶梯性减小。
另外，作为使催化剂微粒10的大小与碳纳米管3的直径对应的方法，也可以使利用溅射等方法形成的薄膜的厚度从左侧向右侧逐渐变薄。使用溅射时，可以利用溅射条件(溅射时间、溅射源与薄膜形成面之间的距离)改变薄膜的厚度。此外，通过连续改变溅射源与薄膜形成面之间的距离，可以使薄膜的厚度连续性变化，所以能够使碳纳米管3的直径连续性变化。
随后，如图2B所示，利用热CVD法(化学气相沉积)在铁的催化剂微粒10上形成碳纳米管3。这时，对应催化剂微粒10的大小，决定其上表面形成的碳纳米管3的直径、即粗细。
接着，如图2C所示，在碳纳米管3中掺杂元素周期表第三族的原子(另外，进行热CVD法时也可以微量混合含有第三族原子的气体并进行沉积)。
随后，如图2D所示，在电极边界部分设置掩模后，通过PVD法(物理气相沉积)在各管阵列的上表面形成金属电极4。
此处对热CVD法作一些具体说明。
即，在透明电极的基板上形成铁的催化剂微粒，以所述催化剂微粒为核，在高温气氛下引导原料气体使碳纳米管生长。另外，可以使用Ni、Co等取代Fe作为催化剂微粒。
具体而言，将这些金属或者其络合物等化合物的溶液用喷雾器或刷毛涂布在透明电极的基板上，或者用束枪(クラスタ一銃)打到透明电极的基板上后，使其干燥并在必要时加热以形成薄膜。
由于薄膜过厚时难以通过加热产生粒子化，所以优选其厚度在1～100nm的范围。
接着，优选在减压条件下或者非氧化气氛中，在650～800℃的范围加热所述薄膜，从而形成直径0.1～50nm程度的铁催化剂微粒。另外如上所述，催化剂微粒的形成方法也可以使用溅射方法。此外，作为碳纳米管的原料气体，能够使用乙炔、甲烷、乙烯等脂肪族碳氢化合物，特别优选乙炔。选用乙炔时，以铁的催化剂微粒为核，在透明电极上以刷状形成粗细为0.4～38nm的碳纳米管。碳纳米管的形成温度优选650～800℃的范围，此外采用热CVD法的形成时间(以下称为CVD时间)在1～30分的范围。
此外，作为形成金属电极4的PVD法，使用真空蒸镀法或者溅射法。
以下，说明使用所述太阳能电池1的太阳能电池装置11。
即，以使太阳光线的分光照射在太阳能电池1的各管阵列3A～3E上的方式配置分光器12，并且分光后的光线被引导到对应各个波长的管阵列3A～3E的透明电极2上。
并且，电压调整器14通过电线13连接在各金属电极4上，以分别得到规定的电压。另外，所述电压调整器14输出规定电压的电力，其包括：DC/DC转换器16，通过电线13连接在管阵列3上；以及电力加法部18，通过电线17连接在这些DC/DC转换器16上。另外，DC/DC转换器16用于将各管阵列3A～3E输出的电压调整(转换)为一致(规定电压)。
在此，对碳纳米管3的直径不同时的光电转换能力、即能量的带隙进行说明。
碳纳米管的直径不同时，各自的带隙的值不同，因此将如下直径的碳纳米管制作成p型或者n型半导体即可，即，其具有与分光的太阳光线所具有的能量hv相等的带隙。
即，带隙不同的碳纳米管(带隙为Eg1～Egn，但Egn-1＜Egn)为n个时，具有小于Eg2且在Eg1以上能量的光，通过带隙Eg1的太阳能电池受光并进行光电转换。此外，具有小于Eg3且在Eg2以上能量的光，通过带隙Eg2的太阳能电池受光并进行光电转换。以下同样，超过带隙Egn并具有直到紫外线的最大能量的光，通过带隙Egn的太阳能电池受光并进行光电转换。
图3A的图表示出了通过使用所述结构的太阳能电池，能够进行光电转换的能量。另外作为比较例，图3B示出了现有的普通的串接型太阳能电池的情况。从所述图表可知，通过使碳纳米管的直径依次阶梯性变化而得到的、即能够进行光电转换的能量显著提高。
即，按照所述太阳能电池的结构，在透明电极和金属电极之间配置碳纳米管，并且使所述碳纳米管的直径依次阶梯性变化，所以例如在对太阳光线进行分光时，能够形成具有对应各个波长的带隙的碳纳米管。因此，可以横跨太阳光线的较宽范围的波长区域进行光电转换，所以能够提供能量转换效率优良、即光电转换效率优良的太阳能电池。
另外，在所述太阳能电池装置中，说明了使用一个太阳能电池的结构，不言而喻，通过设置多个所述太阳能电池，能得到较大的发电电力。此时，例如也可以将电压调整器整合为一个。
此外，在上述说明中，根据催化剂微粒的大小调整碳纳米管的直径，但是例如通过调节CVD时间，也可以控制碳纳米管的直径。
并且，下述为所述太阳能电池的具体例子、即实施例。
(实施例1)
以下，说明本发明实施例1(对应权利要求1和权利要求2)的太阳能电池。
如图4所示，所述太阳能电池21包括：形成为n型半导体的透明电极22(例如使用FTO电极)；多个碳纳米管23，并列设置在所述透明电极22的下表面(表面)且与该下表面垂直；以及作为对置电极的金属电极24，配置在各所述碳纳米管23的与透明电极22相反一侧的下表面(表面)上。使所述并列设置的碳纳米管23的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化，并且在各所述碳纳米管23中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体。
以下说明所述太阳能电池21的制造方法。
首先，在n型半导体的透明电极22的表面，形成大小不同的铁(Fe)的催化剂微粒(也可以是Pt、Co等的微粒)。另外如上所述，所述催化剂微粒的大小为5个等级，即以5列进行设置。
另外，使催化剂微粒的粒径变化来形成催化剂微粒的方法有下述两种。
(1)在透明电极上形成作为催化剂的金属薄膜后，利用电子束在所述薄膜上纵横切割裂缝，并在切割所述裂缝时调整裂缝的间隔以形成催化剂微粒。调整间隔时进行加热，以调整粒径和形状。
(2)利用溅射，在透明电极的表面上形成催化剂的金属薄膜。形成所述薄膜时，通过改变金属源和透明电极之间的距离，形成直径不同的催化剂微粒。
接着，在所述透明电极22的表面所形成的催化剂微粒上，通过热CVD法形成碳纳米管23。即，使碳纳米管23生长。
例如，使透明电极22为高温并向其供给热分解的C2H2、CH4等碳氢化合物气体时，碳纳米管23从催化剂微粒上生长。当然，生长的碳纳米管23的直径(粗细)依赖于催化剂微粒的大小。
此外，如上所述，为了改变碳纳米管的直径，除了改变催化剂微粒的大小以外，还可以改变CVD时间。即，CVD时间短时，碳纳米管层数少且直径细，CVD时间长时，层数多且直径粗。这样，可以通过CVD时间调节碳纳米管的粗细。另外，尽管粗碳纳米管为多层结构，但利用的是最外壳的碳纳米管的带隙。
接着，在碳纳米管23中掺杂元素周期表第三族的原子(B、Al、Ga、In、Ti等)，形成p型半导体。具体而言，将含有第三族原子的乙硼烷(B2H6)等气体热分解后吹附到碳纳米管23上。另外，在碳纳米管23的生长工序中，也可以在碳氢化合物气体中微量混入含第三族原子的气体。
随后，在直径不同的各碳纳米管23上、即每个管阵列上形成金属电极24，可以得到太阳能电池21。
即，在每个管阵列上覆盖用于分区的掩模后，在未覆盖掩模的碳纳米管23的上端，通过PVD法附着Cu、Au、Ag、Al等金属。另外，还可以代替PVD法，而是使用热式真空蒸镀、电子束蒸镀、溅射等。
(实施例2)
以下，说明本发明实施例2(对应权利要求2)的太阳能电池。
如图5所示，所述太阳能电池31包括：由二氧化硅(SiO2)形成的透明基板32；透明电极33(例如使用FTO电极)，配置在所述透明基板32的下表面(表面)且形成为n型半导体；多个碳纳米管34，并列设置在所述透明电极33的下表面(表面)且与该下表面垂直；以及作为对置电极的金属电极35，配置在各所述碳纳米管34的与透明电极33相反一侧的下表面(表面)。使所述并列设置的碳纳米管34的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化，例如使其阶梯性变细，而且在各所述碳纳米管34中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体。
以下说明所述太阳能电池31的制造方法。
该制造方法基本与实施例1相同，所以只作简要说明。
首先，在由二氧化硅形成的透明基板32的表面形成n型半导体的透明电极33。
然后，在所述透明电极33的表面形成大小不同的Fe、Pt、Co等催化剂微粒。另外如上所述，以5个等级、即以5列形成大小不同的催化剂微粒。
接着，利用与实施例1同样的方法，在透明电极33的表面所形成的催化剂微粒上，通过热CVD法形成碳纳米管34。
然后，在碳纳米管34中掺杂B、Al、Ga、In、Ti等第三族的原子，形成p型半导体。
然后，在直径不同的各管阵列上用溅射法等形成金属电极35，得到太阳能电池31。
所述制造方法简单叙述如下。
即，所述太阳能电池的制造方法为如下方法：将多个碳纳米管并列设置在形成为n型半导体的透明电极的表面上且与该表面垂直，且多个碳纳米管的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化，接着，在所述碳纳米管中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体，然后在所述碳纳米管的端面上形成金属电极。另外，也可以和上述相反，在预先制作的碳纳米管的端面上通过溅射形成透明电极。
(实施例3)
以下，说明本发明实施例3(对应权利要求3)的太阳能电池。
如图6所示，所述太阳能电池41包括：由二氧化硅(SiO2)形成的透明基板42；透明电极43(例如使用FTO电极)，配置在所述透明基板42的下表面(表面)并形成为n型半导体；多个碳纳米管44，并列设置在所述透明电极43的下表面(表面)上且与该表面垂直；以及作为对置电极的金属电极45，配置在各所述碳纳米管44的与透明电极43相反一侧的下表面(表面)上。在各所述碳纳米管44的透明电极侧部分44a中掺杂元素周期表第五族的原子，形成n型半导体，并在金属电极侧部分44b中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体，而且使所述并列设置的碳纳米管44的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化。
以下，说明所述太阳能电池41的制造方法。
首先，在由二氧化硅构成的透明基板42的表面上，利用溅射形成透明电极43。
然后，在所述透明电极43的表面上通过溅射形成铁的催化剂微粒。
随后，在所述催化剂微粒上利用例如热CVD法形成碳纳米管44。这时，通过添加微量磷化氢(PH3)等，使碳纳米管44的透明电极侧部分44a成为n型半导体。
然后，进一步在所述n型碳纳米管44a的端面上形成p型碳纳米管44b。这时，添加微量乙硼烷(B2H6)等而成为p型半导体。即，碳纳米管44的金属电极侧部分44b成为p型半导体。
随后，在直径不同的各碳纳米管44上、即在每个管阵列上利用Al等形成金属电极45。
另外，本实施例3中，说明了在透明基板42的表面配置透明电极43的情况，当然，也可以仅有透明电极。
该制造方法简单叙述如下。
即，所述太阳能电池的制造方法为如下方法：将多个碳纳米管并列设置在一方的透明电极和另一方的金属电极之间且与它们的电极表面垂直，并且使多个碳纳米管的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化，然后在所述碳纳米管的透明电极侧部分中掺杂元素周期表第五族的原子，形成n型半导体，并且在碳纳米管的金属电极侧部分中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体。
(实施例4)
以下，说明本发明实施例4(对应权利要求4)的太阳能电池。
如图7所示，所述太阳能电池51包括：由SUS(不锈钢的JIS标记)等构成的金属电极52；掺杂元素周期表第三族的硼(B)等原子而形成的p型半导体基板(p型半导体层)53，配置在所述金属电极52的表面上；多个碳纳米管54，并列设置在所述p型半导体基板53的表面且与该表面垂直；以及作为对置电极的透明电极55(例如使用FTO电极)，形成在各所述碳纳米管54的与金属电极52相反一侧的表面上。使所述并列设置的碳纳米管54的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化，并且在各所述碳纳米管53中掺杂元素周期表第五族的磷(P)等原子，形成n型半导体。
以下说明所述太阳能电池51的制造方法。
该制造方法基本与实施例1相同，所以只作简要说明。
例如，在由长方形板状的不锈钢(SUS)等形成的金属电极52的表面上形成p型半导体基板53，且所述p型半导体基板53通过在硅(Si)等基板上掺杂元素周期表第三族的硼(B)等原子而形成。
随后，在所述p型半导体基板53的表面形成大小不同的Fe(也可以是Pt、Co等)的催化剂微粒。另外如上所述，以5个等级、即以5列设置大小不同的催化剂微粒。
然后，利用与实施例1相同的方法，在p型半导体基板53的表面所形成的催化剂微粒上，利用热CVD法形成碳纳米管54。
随后，在碳纳米管54中掺杂磷等元素周期表第五族原子，形成n型半导体。
然后，在直径不同的各管阵列上用溅射法等形成透明电极55，得到太阳能电池51。
在本实施例4中，如上所述，在形成碳纳米管54之后形成透明电极55，因此能够使用热CVD法中高温下难以适用的ITO等。
该制造方法简单叙述如下。
即，所述太阳能电池的制造方法为如下方法：在金属电极的表面形成p型半导体层，然后将多个碳纳米管并列形成在所述p型半导体层的表面且与该表面垂直，且多个碳纳米管的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化，随后在所述碳纳米管中掺杂元素周期表第五族的原子，形成n型半导体，然后在所述碳纳米管的端面上形成透明电极。
另外，如图8所示，也可以替代所述实施例4的太阳能电池的金属电极52和p型半导体基板53，使用由Cu等形成的金属电极62和由Mo等形成的金属基板63，来得到太阳能电池61。
在所述各实施例中，说明了在电极的表面依次形成带隙不同(即直径不同)的碳纳米管组，但也可以预先在电极表面按照不同带隙形成碳纳米管组，随后通过依次组合碳纳米管组来制造太阳能电池。
(工业实用性)
本发明在透明电极和金属电极之间配置碳纳米管，并使所述碳纳米管的直径依次阶梯性变化，所以例如对太阳光线进行分光时，可以形成对应各个波长的、即具有任意带隙的碳纳米管。因此，由于能够横跨太阳光线的较宽范围的波长区域进行光电转换，所以可以提供能量转换效率优良的太阳能电池。

Claims (5)

1.一种太阳能电池，其特征在于包括：
透明电极；
多个碳纳米管，并列设置在所述透明电极的表面上且与所述表面垂直；以及
金属电极，配置在各所述碳纳米管的与透明电极相反的一侧，
所述并列设置的碳纳米管的直径从一侧朝向另一侧呈阶梯性变化。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述透明电极由n型半导体形成，并且在碳纳米管中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，在碳纳米管的透明电极侧部分中掺杂元素周期表第五族的原子，形成n型半导体，并且在碳纳米管的金属电极侧部分中掺杂元素周期表第三族的原子，形成p型半导体。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，在碳纳米管中掺杂元素周期表第五族的原子，形成n型半导体，并且在所述金属电极和所述碳纳米管之间配置p型半导体层。
5.一种太阳能电池装置，其特征在于，使用权利要求1至4中任意一项所述的太阳能电池，所述太阳能电池装置配置有分光器，所述分光器将太阳光线分光到太阳能电池的透明电极的表面上，并且所述太阳能电池装置还包括电压调整器，所述电压调整器将所述太阳能电池中各碳纳米管得到的电力调整到规定电压。
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