CN105990525A - 一种太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法，属于半导体光电制造领域。所述太阳能电池从下至上依次包括：下电极、n型材料层、p型材料层，所述p型材料层为p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物组成的复合薄膜，所述p型材料网络与所述n型材料层形成p型材料网络‑n型材料的p‑n结，所述填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物与所述n型材料层形成p型材料填充物‑n型材料的p‑n结，所述p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物与n型材料层形成新的p‑n结。本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法。其制备工艺简单、制备方法易大规模生产、不需要高温掺杂工艺、成本较低，能提高太阳能电池的转换效率。

Description

一种太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体光电制造领域，特别是涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着全球经济的快速发展和人口的迅速扩张，对于能源的需求也越来越大，能源危机也亟待解决。人类迫切的需要发展清洁并且可再生的能源转换和存储技术，其中，太阳辐射的能量巨大而且清洁无污染。太阳能电池可以有效的减缓全球变暖、化石燃料枯竭和环境污染等能源环境问题。所以发展高效率、低成本、大面积和适合大规模生产的太阳能电池已经迫在眉睫。
目前，硅基太阳能电池依然占据大部分光伏市场，然而，限制硅基光伏产业发展的一个主要因素是其生产成本偏高。根据美国能源部的报告，硅基太阳能电池组件中约32％的成本来源于硅材料本身，26％的成本来源于硅基太阳能电池中p-n结的制备过程。传统硅基太阳能电池制备p-n结需要通过离子注入、掺杂扩散和高温退火处理等等，这些工艺都需要约1000℃的高温，产生很大的能量损耗。所以能够在较低的温度下形成p-n结将极大降低生产过程中所消耗的能量，这种新型的低成本太阳能电池是非常有前景的。
近年来，纳米材料如半导体量子点、纳米线等，以其优异的性能被广泛应用于光伏器件当中。碳纳米管作为最具代表性的一维纳米材料，针对其的研究从1991年至今，经历了二十多年仍旧充满活力。碳纳米管拥有优异的电学、光学和机械性能，其拥有高达105cm2V-1s-1的载流子迁移率，可调节的能带宽度。几十根碳纳米管还可以通过范德瓦尔兹力相互作用形成碳纳米管束。由单根碳纳米管和碳纳米管束可以相互连接形成连续的二维网络状结构，这种碳纳米管连续网络薄膜拥有高的透光率(可达95％)、高的电导率(105S m-1)，可以替代传统的氧化铟锡透明导电玻璃(ITO)。碳纳米管在空气中由于氧的掺杂作用呈现p型，与n型的硅片在室温下即可形成p-n结。Wei JQ等人在2007年发明了碳纳米管-硅异质结太阳能电池，这种碳纳米管-硅太阳能电池无需高温制备p-n结，易大规模生产，效率可达7％。但是由于二维网络状结构的碳纳米薄膜拥有很多空隙，而只有碳纳米管或碳纳米管束与硅基底接触的地方才能形成p-n结，导致太阳能电池的有效p-n结面积的大大减小，并限制其光电转换效率。由此可见，碳纳米管-硅太阳能电池的效率还有很大的提升空间。
P型无机半导体纳米材料(如氧化铟锌(IZO)、氧化锡(SnO2)、氧化铜(CuO)、碘化亚铜(CuI)等)，这些纳米材料具有较大的比表面积，较高的载流子迁移率，禁带宽度可以通过改变半导体纳米颗粒的大小调节。这类无机半导体与硅结合形成的太阳能电池因其制备简单、成本较低引起了广泛的研究。
另一种可以与硅在较低温度下形成p-n结的方法是将硅衬底和有机导电聚合物结合起来。有机导电聚合物可以通过溶液涂布的方法与硅形成p-n结，同样可以避免硅基太阳能电池中用传统工艺制备p-n结所需的高温过程。
然而，现有技术中的太阳能电池的转换效率仍有待提高，发展高效率、低成本、大面积和适合大规模生产的太阳能电池已经迫在眉睫。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种太阳能电池及其制备方法，能够提高太阳能电池的转换效率。
特别地，本发明提供了一种太阳能电池，其从下至上依次包括：下电极、n型材料层、p型材料层，所述p型材料层为p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物组成的复合薄膜，所述p型材料网络与所述n型材料层形成p型材料网络-n型材料的p-n结，所述填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物与所述n型材料层形成p型材料填充物-n型材料的p-n结，所述p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物与所述n型材料层形成(p型材料网络和p型材料填充物)-n型材料的p-n结。
进一步地，所述p型材料网络-n型材料的p-n结与所述p型材料填充物-n型材料的p-n结组成并联的p-n结。
进一步地，所述p型材料层的复合薄膜包括拥有预定孔隙的p型材料网络薄膜和能够填充p型材料网络空隙的p型材料填充物，在所述的复合薄膜中，所述p型材料填充物能够填充到所述p型材料网络的空隙当中，形成一种“高速公路网”的结构，所述p型材料网络可作为载流子传输的“高速公路网”，所述p型材料填充物则填充进入所述p型材料网络空隙当中，作为“高速公路网”间隙中的土地。
进一步地，所述p型材料网络薄膜由一种或多种具有高载流子迁移率的p型材料构成；所述p型材料为，但不限于，碳纳米管网络薄膜、氧化铟锌(AZO)网络薄膜或氧化铜(CuO)网络薄膜；可优选地，所述碳纳米管网络薄膜为连续碳纳米管的网络状薄膜，或者有择优取向排列的碳纳米管薄膜，或者有择优取向排列的碳纳米管或碳纳米管束相互交叠形成规则的或者无规则的网络状薄膜；所述碳纳米管网络薄膜为纯的碳纳米管网络薄膜，或者为经过修饰的碳纳米管网络薄膜。
进一步地，所述p型材料填充物由一种或多种具有高功函数的p型材料构成；所述p型材料为，但不限于，p型导电聚合物或者p型无机半导体或者二者的混合物；可选地，所述p型导电聚合物是聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)中的一种或者其中二者或多者的混合物；所述p型无机半导体为碘化亚铜(CuI)、氧化锡(SnO2)。
进一步地，所述n型材料层为n型半导体材料衬底；可选地，所述n型半导体材料是n型硅、n型锗或者n型砷化镓中的一种。
进一步地，所述p型材料层和所述n型材料层之间的部分界面处设置有绝缘氧化层，优选地，所述绝缘氧化层为环形。
进一步地，所述太阳能电池还包括上电极，所述上电极部分或完全覆盖设置在所述p型材料网络薄膜或者p型材料层的上表面。
进一步地，所述上电极与所述p型材料网络薄膜、所述p型材料填充物中的任一相接触或者与两者同时接触。
本发明提供的一种太阳能电池，其p型材料层为p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物组成的复合薄膜，所述p型材料网络与所述n型材料层形成p型材料网络-n型材料的p-n结，所述填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物与所述n型材料层形成p型材料填充物-n型材料的p-n结，所述p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物与所述n型材料层形成(p型材料网络和p型材料填充物)-n型材料的p-n结；p型材料网络和填入p型材料网络空隙当中的p型材料填充物均能和n型材料层紧密接触形成p-n结，而且p型材料网络和p型材料填充物的相互作用与n型材料层接触亦或两种或者几种p-n结的协同作用形成新的p-n结。这种“高速公路网”的结构设计不仅能够利用p型材料网络的高载流子迁移率，有效发挥p型材料网络-n型材料的p-n结中p型材料网络薄膜优异的光电性质，提高光生激子在接触界面的分离效率，还能利用p型材料填充物-n型材料的p-n结来增加太阳能电池的有效p-n结面积，增加接触界面处光生激子的数量，从而这种“高速公路网”结构的p型材料网络和p型材料填充物的协同作用有效提升了其光电转换效率。
本发明还提供了一种如上所述的太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：
S1、制备绝缘氧化层，在n型材料层上通过热氧化的方法制备预定厚度的绝缘氧化层；
S2、刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的n型材料衬底，即刻蚀出具有规则形状的n型材料层窗口，各窗口之间拥有规则间隔；
S3、在所述刻蚀后的n型材料衬底上表面覆盖p型材料网络薄膜；
S4、制备p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物组成的复合薄膜，将p型材料填充物填充进所述p型材料网络的间隙；
S5、在所述n型材料衬底下表面制备下电极；
其中，在所述S4中，将p型材料填充物溶液通过物理、化学或者电化学的方法使得所述p型材料填充物填充到p型材料网络空隙当中；然后对所述复合薄膜进行烘干处理。
本发明提供的太阳能电池的制备方法，包括了制备P型材料层为p型材料填充物填充p型材料网络空隙的复合薄膜的方法，其制备工艺简单、制备方法易大规模生产、不需要高温掺杂工艺、成本较低，利用本发明提出的p型材料填充物填充p型材料网络的复合薄膜制备的太阳能电池的效率远远高于单独的p型材料网络薄膜-硅太阳能电池，远远高于单独的p型材料填充物-硅太阳能电池的效率。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的一种太阳能电池的结构示意图；
图2a是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的p型材料填充物填充无序型p型材料网络的复合结构示意图；
图2b是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的p型材料填充物填充Y型结连通型p型材料网络的复合结构示意图；
图2c是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的p型材料填充物填充有序型p型材料网络的复合结构示意图；
图2d是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的多种p型材料填充物交替阵列填充多种p型材料网络的复合结构示意图；
图2e是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的多种p型材料填充物交替阵列填充多种p型材料网络的复合结构示意图；
图3是图1所示的一种太阳能电池的p型材料填充物填充p型材料网络的复合薄膜-硅的结构和原理示意图；
图4是根据本发明另一个实施例的一种太阳能电池的结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例制备的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池的电流密度-电压曲线；
图6是单独的碳纳米管薄膜-硅太阳能电池的电流密度-电压曲线。
图7是单独的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)-硅太阳能电池的电流密度-电压曲线。
图8是根据本发明一个实施例制备的与n型硅接触界面处聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜的扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1
图1是根据本发明一个实施例的一种太阳能电池的结构示意图。如图1所示，一种太阳能电池，其从下至上依次包括：下电极3、n型材料层1、p型材料层2，所述p型材料层2为p型材料网络21和填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22组成的复合薄膜，所述p型材料网络21与所述n型材料层1形成p型材料网络-n型材料的p-n结，所述填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22与所述n型材料层1形成p型材料填充物-n型材料的p-n结，所述p型材料网络21和填充在p型材料网络空隙21当中的p型材料填充物22与所述n型材料层1形成(p型材料网络和p型材料填充物)-n型材料的p-n结。
图2a是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的p型材料填充物填充无序型p型材料网络的复合结构示意图；图2b是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的p型材料填充物填充Y型结连通型p型材料网络的复合结构示意图；图2c是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的p型材料填充物填充有序型p型材料网络的复合结构示意图；图2d是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的多种p型材料填充物交替阵列填充多种p型材料网络的复合结构示意图；图2e是图1所示的一种太阳能电池的p型材料层与n型材料层接触界面处的多种p型材料填充物交替阵列填充多种p型材料网络的复合结构示意图。如图2所示，具体地，在p型材料层2中，p型材料网络21与填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22紧密结合组成复合薄膜。所述p型材料层2的复合薄膜包括拥有预定孔隙的p型材料网络21薄膜和能够填充p型材料网络21空隙的p型材料填充物22，在所述的复合薄膜中，所述p型材料填充物22能够填充到所述p型材料网络21的空隙当中，形成一种类似于“高速公路网”的结构，所述p型材料网络21可作为载流子传输的“高速公路网”，所述p型材料填充物22则填充进入所述p型材料网络21空隙当中，作为“高速公路网”间隙中的土地。其中21a、21b为组成p型材料网络21的不同p型材料，22a、22b、22c、22d为组成p型材料填充物22的不同p型材料。
图3是图1所示的一种太阳能电池的p型材料填充物填充p型材料网络的复合薄膜-硅的结构和原理示意图。如图3所示，在所述的p型材料填充物22填充p型材料网络21的复合薄膜中，p型材料网络21和填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22均能与n型材料层1紧密接触并且形成p-n结，相当于p型材料网络-n型材料和p型材料填充物-n型材料两个并联的p-n结，且二者(p型材料网络21和填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22)的协同作用与n型材料层1形成新的p-n结。n型材料层1吸收太阳辐射产生光生载流子，即在n型材料层1临近上表面处产生大量的电子5空穴6对，电子5和空穴6在p-n结的界面处分离，在内建电场的作用下，电子5通过n型材料层1传输到下电极3，空穴6进入p型材料网络21和填充到p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22当中。而且，p型材料网络21和填充到p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22当中的空穴6还可以相互转移，p型材料网络21和p型材料填充物22的耦合作用与n型材料层1接触形成新的p-n结。需要理解的是在图3中将p型材料网络21和填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22分成相邻的两块仅是为了形象地描述其二者与n型材料层1形成并联的p-n结，且二者相互协同作用形成新的p-n结，并不意味着p型材料网络21与p型材料填充物22是分离式设置的。
其中，p型材料网络21(将其简称为P1)与n型材料层1形成的p-n结称为P1-N，p型材料填充物22(将其简称为P2)与n型材料层1形成的p-n结称为P2-N，这两种p型材料(p型材料网络21和p型材料填充物22)与n型材料层1紧密接触形成的p-n结相当于p型材料网络-n型材料和p型材料填充物-n型材料两个并联的p-n结。在本发明提出的太阳能电池中，P1-N和P2-N协同作用形成的p-n结称为P协同-N。这种独特结构设计不仅能够发挥P1-N中p型材料网络薄膜优异的光电性质，还能利用P2-N来增加太阳能电池的有效p-n结面积。尤其这两种p型材料的相互作用与n型材料层1接触或者这两种p-n结的协同作用形成新的p-n结。这种太阳能电池的设计有效提升了其光电转换效率。而现有技术设计的P1和P2混合的太阳能电池，P1被完全包覆在P2中称为P1@P2，P1@P2-N之间的p-n结实际上只是由p型材料填充物与n型硅接触形成的。在该结构设计中由于p型材料网络被完全包覆在导电聚合物中，p型材料网络不能与硅接触形成p-n结，所以这种太阳能电池不能有效发挥p型材料网络薄膜优异的光电性质。
进一步地，在p型材料层2中，所述的p型材料网络21可选地为连续的碳纳米管网络薄膜，或者为有择优取向排列的碳纳米管薄膜，或者为有择优取向排列的碳纳米管或碳纳米管束相互交叠形成规则的或者无规则的网络状薄膜，或者为氧化铟锌(AZO)网络薄膜，氧化铜(CuO)网络薄膜。可选地，p型材料层2可以作为太阳能电池导电上电极。作为太阳能电池导电上电极的碳纳米管网络薄膜的透光率应大于65％，面电阻应小于1000Ω/□。可选地，所述碳纳米管网络薄膜为纯的碳纳米管网络薄膜，或者为经过修饰的碳纳米管网络薄膜。其中，所述的修饰过的碳纳米管网络薄膜，应提高其透明导电性，或者提高功函数，或者拥有减反作用，或者二个以及多个功效兼备。常用的修饰材料有氯化金(AuCl3)、氧化钼(MoOx)。
进一步地，在p型材料层2中，所述的p型材料填充物22可选地为p型导电聚合物或者p型无机半导体；可选地，所述p型导电聚合物是聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)中的一种或者其中二者或多者的混合物；p型无机半导体可选地为碘化亚铜(CuI)、氧化锡(SnO2)。
进一步地，所述n型材料层1为半导体材料；可选地，n型材料层1为n型硅片衬底、n型掺杂的锗衬底或者n型掺杂的砷化镓衬底中的一种或多种。其中，所述的半导体材料还可以通过处理形成功能化结构，可选功能化结构有织构、纳米图案化。下电极3应与n型材料层1形成欧姆接触，代表性的有液体金属铟镓共熔合金(EGaIn)、铝电极。
进一步地，所述太阳能电池还包括上电极4，所述上电极4部分或完全覆盖设置在所述p型材料层2的上表面。上电极4应与p型材料填充物22填充p型材料网络21的复合薄膜，与p型材料网络21薄膜，与p型材料填充物22均形成欧姆接触，代表性的上电极4的材料有银胶、Cr/Au或者Ti/Au等。
进一步地，所述p型材料层2和所述n型材料层1之间的部分界面处设置有绝缘氧化层7，优选地，所述绝缘氧化层7为环形。所述太阳能电池还包括上电极4，所述上电极4部分或完全覆盖设置在所述p型材料层2的上表面。所述上电极4与所述p型材料网络21薄膜、所述p型材料填充物22中的任一相接触或者与两者同时接触。图4是根据本发明另一个实施例的一种太阳能电池的结构示意图，如图4所示，该太阳能电池依次含有下电极3、设于所述下电极3上的硅片、沉积于所述硅片(即n型材料层1)上的环形绝缘二氧化硅层(即绝缘氧化层7)、连续覆盖于硅片上表面和环形绝缘二氧化硅层上的p型材料填充物22填充p型材料网络21的复合薄膜(即p型材料层2)、上电极4。其结构与前述结构相似，不同的地方是，在n型材料层1和p型材料层2之间还包括一个环形的绝缘氧化层7，在环形的绝缘氧化层7和n型材料层1上部紧密覆盖有p型材料层2，在p型材料层2上部设置有欧姆接触的上电极4。可选地，所述的p型材料填充物22填充p型材料网络21的复合薄膜中，在复合薄膜不与n型材料层1接触的另一表面上，p型材料网络21薄膜既可以被p型材料填充物22覆盖，也可以裸露出来。
本发明提供的一种太阳能电池，其p型材料层2为p型材料网络21和填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22组成的复合薄膜，所述p型材料网络21与所述n型材料层1形成p型材料网络-n型材料的p-n结，所述填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22与所述n型材料层1形成p型材料填充物-n型材料的p-n结，所述p型材料网络21和填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22与所述n型材料层1形成(p型材料网络和p型材料填充物)-n型材料的p-n结；p型材料网络21和填入p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22均能和n型材料层1紧密接触形成p-n结，而且这两种p型材料(p型材料网络21和p型材料填充物22)的相互作用与n型材料层1接触或者这两种p-n结的协同作用形成新的p-n结。这种结构设计不仅能够有效发挥p型材料网络-n型材料的p-n结中p型材料网络薄膜优异的光电性质，还能利用p型材料填充物-n型材料的p-n结来增加太阳能电池的有效p-n结面积，从而有效提升了其光电转换效率。
本发明还提供了一种如上所述的太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：
S1、制备绝缘氧化层，在n型材料层1上通过热氧化的方法制备预定厚度的绝缘氧化层；
S2、刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的n型材料衬底，即刻蚀出具有规则形状的n型材料层窗口，各窗口之间拥有规则间隔；
S3、在所述刻蚀后的n型材料衬底上表面覆盖p型材料网络21薄膜；
S4、制备p型材料网络21和填充在p型材料网络21空隙当中的p型材料填充物22组成的复合薄膜，将p型材料填充物22填充进所述p型材料网络21薄膜的间隙；
S5、在所述n型材料衬底下表面制备下电极3；
其中，在所述S4中，将p型材料填充物22溶液通过物理、化学或者电化学的方法使得所述p型材料填充物22填充到p型材料网络21空隙当中；然后对所述复合薄膜进行烘干处理。当然地，在制备过程中还可以在所述复合薄膜的上表面制备上电极4，此步骤也可以省略。
制备复合薄膜的物理、化学或者电化学的方法中有效的有蒸镀、旋涂、喷涂、电镀、印刷或滴注的方法。
本发明提供的太阳能电池的制备方法，包括了制备P型材料层2为p型材料填充物22填充p型材料网络21空隙的复合薄膜的方法，其制备工艺简单、制备方法易大规模生产、不需要高温掺杂工艺、成本较低，利用本发明提出的p型材料填充物填充p型材料网络的复合薄膜制备的太阳能电池的效率远远高于单独的p型材料网络薄膜-硅太阳能电池，远远高于单独的p型材料填充物-硅太阳能电池的效率。
更详细地，
制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)制备绝缘氧化层。在n型掺杂的硅片上通过热氧化的方法得到绝缘二氧化硅层，厚度为纳米量级，优选地10～500nm。
2)刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的硅片衬底。采用光刻的方法，用BOE刻蚀液刻蚀掉未被光刻胶保护的二氧化硅层。硅片基底下表面的绝缘二氧化硅层全部被刻蚀掉，裸露出干净的硅表面；硅片基底上表面窗口部分的绝缘二氧化硅层被刻蚀掉。
3)在步骤2)得到的硅片的上表面覆盖一层透光率大于65％，面电阻小于1000Ω/□的碳纳米管网络薄膜，孔隙率大于30％，并用乙醇润湿碳纳米管薄膜，待乙醇挥发后，碳纳米管网络薄膜连续的与硅片基底上表面裸露的硅窗口和四周的环形绝缘二氧化硅层形成紧密的接触。
4)在步骤3)得到的碳纳米管网络薄膜-硅衬底以及环形绝缘二氧化硅层上表面的碳纳米管网络薄膜上旋涂PEDOT：PSS溶液，然后在120℃下烘干15分钟。在硅片衬底上得到本发明提出的PEDOT：PSS导电聚合物填充碳纳米管网络的复合薄膜，其特征在于碳纳米管网络薄膜完全被PEDOT：PSS导电聚合物覆盖。
5)在步骤4)得到的PEDOT：PSS填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池的上表面制作上电极。具体操作为在PEDOT：PSS填充碳纳米管网络的复合薄膜的上表面上蒸镀Cr/Au、Ti/Au或者涂抹银胶环形电极作为上电极。其特征在于该上电极和PEDOT：PSS导电聚合物形成欧姆接触。
6)在步骤5)得到的PEDOT：PSS填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅电池的下表面制作下电极。具体操作为在硅片的下表面蒸镀铝电极或者涂抹液体金属铟镓共熔合金(EGaIn)作为下电极。
7)将步骤6)得到的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池在标准光源(AM 1.5,100mW/cm2)下测试，测试结果如图5所示。
图5是根据本发明一个实施例制备的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池的电流密度-电压曲线。如图5所示，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池的测试结果为：短路电流密度为28.4mA/cm2，开路电压为541mV，填充因子为52.1％，光电转化效率为8.0％。
图6是单独的碳纳米管薄膜-硅太阳能电池的电流密度-电压曲线。
图7是单独的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)-硅太阳能电池的电流密度-电压曲线。
图8是根据本发明一个实施例制备的与n型硅接触界面处聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜的扫描电镜照片。此实施例中所用的碳纳米管网络为一种碳纳米管或管束间由Y型结连通的、类似于蜘蛛网分级结构的连续网络薄膜，厚度约80nm，透光率约80％，网络孔隙约为数十至数百纳米。由图可见，在复合薄膜与基底接触界面处存在大量的裸露的碳纳米管或管束，而且复合薄膜没有出现裂纹或碳纳米管(束)脱落的现象(个别孤立的长碳纳米管是由于将复合薄膜从基底上揭开时由于外力使之从复合薄膜中拔出所致)，这说明碳纳米管或管束没有被包覆在导电聚合物中，且与导电聚合物复合牢固。
为进一步证实本发明提出的导电聚合物填充碳纳米管网络的复合薄膜制备的太阳能电池的效率远远高于单独的碳纳米管薄膜-硅太阳能电池，远远高于单独的导电聚合物-硅太阳能电池的效率。本发明根据实施例1的步骤1)-3)，5)-7)，制备了单独的碳纳米管薄膜-硅太阳能电池，根据实施例1的步骤1)-2)，4)-7)，制作了单独的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)-硅太阳能电池，同样在标准光源(AM 1.5,100mW/cm2)下测试。碳纳米管薄膜-硅太阳能电池的测试结果如图6所示，短路电流密度为26.4mA/cm2，开路电压为513mV，填充因子为37.0％，光电转化效率为5.0％。这主要由于在碳纳米管网络薄膜-硅太阳能电池中，只有碳纳米管或者碳纳米管束和硅衬底接触的地方才能形成p-n结，其p-n结的有效面积远小于电池的窗口面积。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)-硅太阳能电池的测试结果如图7所示，短路电流密度为33.9mA/cm2，开路电压为457mV，填充因子为26.1％，光电转化效率为4.1％。这主要由于在导电聚合物-硅太阳能电池中，导电聚合物具有较低的载流子迁移率所致。
由此可以看出，本发明提出的导电聚合物填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池与单独的碳纳米管薄膜-硅太阳能电池相比较，填充因子提高了41％、光电转换效率提高了60％；和单独的导电聚合物-硅太阳能电池相比较，填充因子提高了99％、光电转换效率提高了95％。这主要利用了在碳纳米管网络与导电聚合物复合薄膜中碳纳米管网络可以充当载流子传输的“高速公路网”，因为碳纳米管拥有很高的载流子迁移率。如图3所示，太阳光穿过复合薄膜2被n-硅衬底1吸收后，形成的光生载流子在p-n结界面处分离，电子5进入硅衬底1中，空穴6进入本发明提出的复合薄膜2当中，而且空穴6可以在碳纳米管网络21和填充碳纳米管网络空隙当中的导电聚合物22当中相互转移。空穴6一旦进入复合薄膜2中，能够马上通过碳纳米管网络21的“高速公路网”传输到外电路被收集起来。说明本发明提出的太阳能电池的结构设计和原理能够充分发挥碳纳米管网络优异的光电性质和利用导电聚合物拟补的接收面积，以及二者的协同作用，从而大大地提高了光电转换效率。
实施例2
制备聚苯胺(PANI)填充经修饰的碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)制备绝缘氧化层。具体操作同实施例1的步骤1)，在此不作赘述。
2)刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的硅片衬底。具体操作同实施例1的步骤2)，在此不作赘述。
3)在步骤2)得到的硅片的上表面覆盖碳纳米管网络薄膜。具体操作同实施例1的步骤3)，在此不作赘述。
4)在步骤3)得到的碳纳米管网络薄膜-硅衬底的上表面旋涂AuCl3溶液，然后在120℃下烘干8分钟，得到AuCl3修饰的碳纳米管网络薄膜-硅太阳能电池。
5)在步骤4)得到的碳纳米管网络薄膜-硅的上表面制作上电极。具体操作为在碳纳米管网络薄膜的上表面上蒸镀Cr/Au、Ti/Au或者涂抹银胶环形电极作为上电极。其特征在于该上电极和碳纳米管网络薄膜和导电聚合物均形成欧姆接触。
6)在步骤5)得到的碳纳米管网络薄膜-硅衬底以及环形绝缘二氧化硅层上表面的碳纳米管网络薄膜上旋涂PANI溶液，然后在150℃下烘干10分钟。在硅片衬底上得到本发明提出的PANI导电聚合物填充碳纳米管网络的复合薄膜。
7)在步骤6)得到的聚苯胺(PANI)填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例3
制备聚吡咯(PPy)填充经修饰的碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)制备绝缘氧化层。具体操作同实施例1的步骤1)，在此不作赘述。
2)刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的硅片衬底。具体操作同实施例1的步骤2)，在此不作赘述。
3)在步骤2)得到的硅片的上表面覆盖碳纳米管网络薄膜。具体操作同实施例1的步骤3)，在此不作赘述。
4)在步骤3)得到的碳纳米管网络薄膜-硅衬底的上表面用热蒸镀的方法蒸镀一层MoOx，得到MoOx修饰的碳纳米管网络薄膜-硅太阳能电池。
5)在步骤4)得到的碳纳米管网络薄膜-硅的上表面制作上电极。具体操作为在碳纳米管网络薄膜的上表面上蒸镀Cr/Au、Ti/Au或者涂抹银胶环形电极作为上电极。其特征在于该上电极与碳纳米管网络薄膜形成欧姆接触。
6)在步骤5)得到的碳纳米管网络薄膜-硅衬底的上表面的碳纳米管网络薄膜的中间窗口区域喷涂PPy溶液，使得PPy仅填充中间窗口区域的碳纳米管网络薄膜。然后在80℃下烘干30分钟。在硅片衬底上得到本发明提出的PPy导电聚合物填充碳纳米管网络的复合薄膜，需要注意的是，碳纳米管网络薄膜没有被PPy导电聚合物覆盖，而是裸露出来。
7)在步骤6)得到的聚吡咯(PPy)填充碳纳米管网络的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例4
制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)和聚苯胺(PANI)混合填充碳纳米管网络的复合薄膜-锗太阳能电池。
1)在n型掺杂的锗片1的上表面覆盖一层透光率大于65％，面电阻小于1000Ω/□的碳纳米管规则网络薄膜，并用丙酮润湿碳纳米管规则网络薄膜，待丙酮挥发后，碳纳米管规则网络薄膜连续地与锗片基底1的上表面形成紧密的接触。
2)步骤1)中所述的碳纳米管规则网络薄膜为n层有择优取向排列的碳纳米管薄膜按照一定夹角α相互交叠形成规则的网络薄膜。其中层数n≥1，夹角0°＜α≤90°。
3)在步骤1)得到的碳纳米管规则网络薄膜-锗衬底的上表面的碳纳米管规则网络薄膜上滴注PEDOT：PSS和PANI混合溶液，然后在120℃下烘干15分钟。在锗片衬底上得到本发明提出的PEDOT：PSS和PANI导电聚合物混合填充碳纳米管网络的复合薄膜。此太阳能电池的特征在于导电聚合物填充碳纳米管网络的复合薄膜既可作为太阳能电池p-n结当中的p型层，又可作为透明导电上电极，所以所述太阳能电池的上电极可以省略。
4)在步骤3)得到的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)和聚苯胺(PANI)混合填充碳纳米管网络的复合薄膜-锗太阳能电池的上表面旋涂TiO2溶液，然后在120℃下烘干15分钟，作为太阳能电池的减反层。
5)在步骤4)得到的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)和聚苯胺(PANI)混合填充碳纳米管网络的复合薄膜-锗太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例5
制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜-纳米结构硅太阳能电池。
1)用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液各向异性刻蚀n型掺杂的硅片1，得到纳米结构的硅衬底
2)在步骤1)得到的纳米结构硅衬底的上表面覆盖碳纳米管网络薄膜。具体操作步骤同实施例4的步骤1)，在此不作赘述。
3)在步骤2)得到的碳纳米管网络薄膜-纳米结构硅衬底的上表面的碳纳米管网络薄膜上滴注PEDOT：PSS溶液，然后在120℃下烘干15分钟。在纳米结构硅片衬底上得到本发明提出的PEDOT：PSS导电聚合物混合填充碳纳米管网络的复合薄膜。此太阳能电池的特征在于导电聚合物填充碳纳米管网络的复合薄膜既可作为太阳能电池p-n结当中的p型层，又可作为透明导电上电极，所以所述太阳能电池的上电极可以省略。
4)在步骤3)得到的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充碳纳米管网络的复合薄膜-纳米结构硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例6
制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)混合填充碳纳米管网络和金属网格的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)在n型掺杂的硅片的上表面用离子溅射的方法蒸镀一层预定厚度的金属网格，例如，厚度为11～800nm的金网格。
2)步骤1)中所述的金网格的栅线之间按照一定夹角α相互交叠，夹角0°＜α≤90°。
3)在步骤1)得到的金网格-硅衬底的上表面覆盖碳纳米管网络薄膜。具体操作步骤同实施例4的步骤1)，在此不作赘述。
4)在步骤3)得到的碳纳米管网络薄膜和金网格-硅衬底的上表面的印刷PEDOT：PSS、PANI和PPy的混合溶液，然后在80℃下烘干15分钟。在硅片衬底1上得到本发明提出的PEDOT：PSS、PANI和PPy导电聚合物混合填充碳纳米管网络和金网格的复合薄膜。值得注意的是，导电聚合物填充碳纳米管规则网络的复合薄膜既可作为太阳能电池p-n结当中的p型层，又可作为透明导电上电极，所以所述太阳能电池的上电极可以省略。
5)在步骤4)得到的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)混合填充碳纳米管网络和金网格的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例7
制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充氧化铟锌(AZO)网格的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)在n型掺杂的硅片的上表面用热蒸镀的方法蒸镀一层预定厚度的AZO网格，优选地，厚度为0.2～500nm。
2)步骤1)中所述的AZO网格的栅线之间按照一定夹角α相互交叠，夹角0°＜α≤90°。
3)在步骤1)得到的AZO网格-硅衬底的上表面旋涂PEDOT：PSS溶液，然后在120℃下烘干15分钟。在硅片衬底1上得到本发明提出的PEDOT：PSS导电聚合物填充AZO网格的复合薄膜。值得注意的是，导电聚合物填充金网格的复合薄膜既可作为太阳能电池p-n结当中的p型层，又可作为透明导电上电极，所以所述太阳能电池的上电极可以省略。
4)在步骤3)得到的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)填充AZO网格的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例8
制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)和聚苯胺(PANI)交替阵列填充碳纳米管网络和金属网格的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)制备绝缘氧化层。具体操作同实施例1的步骤1)，在此不作赘述。
2)刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的硅片衬底。具体操作同实施例1的步骤2)，在此不作赘述。
3)在步骤2)得到的硅片的上表面覆盖碳纳米管网络薄膜。具体操作同实施例1的步骤3)，在此不作赘述。
4)在步骤3)得到的碳纳米管网络薄膜-硅衬底的上表面用磁控溅射的方法蒸镀一层0.3～800nm厚的银网格。
5)步骤4)中所述的银网格的栅线之间按照一定夹角α相互交叠，夹角0°＜α≤90°。
6)在步骤4)得到的碳纳米管网络薄膜和银网格-硅的上表面制作上电极。具体操作为在碳纳米管网络薄膜和银网格的上表面上蒸镀Cr/Au、Ti/Au或者涂抹银胶环形电极作为上电极。其特征在于该上电极和银网格、碳纳米管网络薄膜、导电聚合物均形成欧姆接触。
7)在步骤6)得到的碳纳米管网络薄膜和银网格-硅衬底以及环形绝缘二氧化硅层上表面采用喷墨打印的方法，分别打印PEDOT：PSS溶液和PANI溶液，使得PEDOT：PSS和PANI按照阵列排布交替地填充在碳纳米管网络薄膜和银网格的空隙中，然后在120℃下烘干15分钟。在硅片衬底上得到本发明提出的PEDOT：PSS和PANI导电聚合物阵列填充碳纳米管网络和银网格的复合薄膜。
8)在步骤7)得到的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)和聚苯胺(PANI)交替阵列填充碳纳米管网络和金属网格的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例9
制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、碘化亚铜(CuI)交替阵列填充碳纳米管网络和金属网格的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)在n型掺杂的硅片的上表面旋涂银纳米线分散液，烘干，然后在硅片上获得由银纳米线组成的网格。
2)在步骤1)得到的银网格-硅衬底的上表面覆盖碳纳米管网络薄膜。具体操作步骤同实施例4的步骤1)，在此不作赘述。
3)在步骤3)得到的碳纳米管网络薄膜和银网格-硅衬底的上表面用阵列状掩膜版保护，喷涂PEDOT：PSS溶液，然后在120℃下烘干15分钟；然后再用另一块互补的阵列状掩膜版保护衬底，沉积CuI薄膜。在硅片衬底1上得到本发明提出的PEDOT：PSS、CuI交替阵列填充碳纳米管网络和银网格的复合薄膜。值得注意的是，p型材料层既可作为太阳能电池p-n结当中的p型层，又可作为透明导电上电极，所以所述太阳能电池的上电极可以省略。
4)在步骤4)得到的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、碘化亚铜(CuI)交替阵列填充碳纳米管网络和银网格的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例10
制备聚苯胺(PANI)填充碳纳米管束网格的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)制备绝缘氧化层。具体操作同实施例1的步骤1)，在此不作赘述。
2)刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的硅片衬底。具体操作同实施例1的步骤2)，在此不作赘述。
3)在步骤2)得到的硅片的上表面放置一层碳纳米管束网格。
4)在步骤3)得到的碳纳米管束网格-硅衬底以及环形绝缘二氧化硅层上表面喷涂PANI溶液，然后在150℃下烘干10分钟。在硅片衬底上得到本发明提出的PANI导电聚合物填充碳纳米管束网格的复合薄膜。具体操作同实施例1的步骤4)，在此不作赘述。
5)在步骤4)得到的PANI填充碳纳米管束网格的复合薄膜-硅太阳能电池的上表面制作上电极。具体操步骤同实施例1的步骤5)，在此不作赘述。
6)在步骤5)得到的聚苯胺(PANI)填充碳纳米管束网络的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例11
制备碘化亚铜(CuI)填充碳纳米管束网格和石墨烯条带网格的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)制备绝缘氧化层。具体操作同实施例1的步骤1)，在此不作赘述。
2)刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的硅片衬底。具体操作同实施例1的步骤2)，在此不作赘述。
3)在步骤2)得到的硅片的上表面放置一层碳纳米管束网格。
4)在步骤3)中所述的碳纳米管束网格-硅衬底的上表面转移石墨烯条带网格。
5)步骤3)中所述的碳纳米管束网格的碳纳米管束之间和步骤4)所述的石墨烯条带网格的石墨烯条带之间按照一定夹角α相互交叠，夹角0°＜α≤90°。
6)在步骤4)得到的碳纳米管束网格和石墨烯条带网格-硅衬底以及环形绝缘二氧化硅层上表面采用脉冲激光沉积的方法沉积CuI薄膜。在硅片衬底上得到本发明提出的CuI填充碳纳米管束网格和石墨烯条带网格的复合薄膜。具体操作同实施例1的步骤4)，在此不作赘述。
7)在步骤6)得到的CuI填充碳纳米管束网格和石墨烯条带网格的复合薄膜-硅的上表面制作上电极。步骤同实施例1的步骤5)，在此不作赘述。
8)在步骤7)得到的碘化亚铜(CuI)填充碳纳米管束网络和石墨烯条带网格的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
实施例12
制备氧化锡(SnO2)填充氧化铜(CuO)网格的复合薄膜-硅太阳能电池。
1)制备绝缘氧化层。具体操作同实施例1的步骤1)，在此不作赘述。
2)刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的硅片衬底。具体操作同实施例1的步骤2)，在此不作赘述。
3)在步骤2)得到的硅片的上表面旋涂CuO纳米线分散液，烘干形成CuO网格薄膜。
4)在步骤3)得到的CuO网格-硅衬底以及环形绝缘二氧化硅层上表面旋涂SnO2纳米球分散液。在硅片衬底上得到本发明提出的SnO2填充CuO网格的复合薄膜。具体操作同实施例1的步骤4)，在此不作赘述。
5)在步骤4)得到的SnO2填充CuO网格的复合薄膜-硅的上表面制作上电极。步骤同实施例1的步骤5)，在此不作赘述。
6)在步骤5)得到的SnO2填充CuO网格的复合薄膜-硅太阳能电池的下表面制作下电极。具体操作步骤同实施例1的步骤6)，在此不作赘述。
本发明提供的太阳能电池的制备方法，包括了制备P型材料层2为p型材料填充物22填充p型材料网络21空隙的复合薄膜的方法，其制备工艺简单、制备方法易大规模生产、不需要高温掺杂工艺、成本较低，利用本发明提出的p型材料填充物填充p型材料网络的复合薄膜制备的太阳能电池的效率远远高于单独的p型材料网络薄膜-硅太阳能电池，远远高于单独的p型材料填充物-硅太阳能电池的效率。
根据本发明任一实施例提供的太阳能电池，其中所述的p型材料网络21作为载流子传输的“高速公路网”。
根据本发明任一实施例提供的太阳能电池，其中所述的p型材料填充物22填充网络空隙作为“高速公路网”间隙中的土地。
根据本发明任一实施例提供的太阳能电池，其中所述的n型衬底并不局限于传统的n型半导体材料，也可以是广义的n型衬底。
根据本发明任一实施例提供的太阳能电池，其中所述的光电转换的根本原理是基于电子和空穴在p-n结界面分离，因此，太阳能电池的结构不限于图4所述的结构。
根据本发明任一实施例提供的太阳能电池，第一种网络21与n型衬底形成的p-n结称为P21-N，第二种p型材料22与n型衬底形成的p-n结称为P22-N，这两种p型材料与n型衬底紧密接触形成的p-n结相当于P21网络-n型衬底和P22材料-n型衬底两个并联的p-n结。在本发明提出的太阳能电池中，P21-N和P22-N协同作用称为P协同，P21-N和P22-N协同作用与n型衬底形成的p-n结称为P协同-N。其中所述的p型材料层并不局限于网络薄膜21和填充在此网络空隙当中的p型材料22这两种材料，也可为多种p型网络21a,21b,21c……和多种p型填充物22a,22b,22c……，分别作为复合型(异质型或混合型)的“高速公路网”和“高速公路网”间隙中的土地；其中，多种p型材料共同填充多种“高速公路网”的网络空隙，每种均与n型材料紧密接触，形成多个并联的p-n结，称为P21a-N,P21b-N,P21c-N……，P22a-N,P22b-N,P22c-N……；其协同作用也称为P协同-N。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，其从下至上依次包括：下电极、n型材料层、p型材料层，所述p型材料层为p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物组成的复合薄膜，所述p型材料网络与所述n型材料层形成p型材料网络-n型材料的p-n结，所述填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物与所述n型材料层形成p型材料填充物-n型材料的p-n结，所述p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物与所述n型材料层形成(p型材料网络和p型材料填充物)-n型材料的p-n结。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述p型材料网络-n型材料的p-n结与所述p型材料填充物-n型材料的p-n结组成并联的p-n结。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述p型材料层的复合薄膜包括拥有预定孔隙的p型材料网络和能够填充p型材料网络空隙的p型材料填充物；在所述的复合薄膜中，所述p型材料填充物能够填充到所述p型材料网络的空隙当中，形成一种“高速公路网”的结构，所述p型材料网络可作为载流子传输的“高速公路网”，所述p型材料填充物则填充进入所述p型材料网络空隙当中，作为“高速公路网”间隙中的土地。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述p型材料网络由一种或多种具有高载流子迁移率的p型材料构成；所述p型材料为碳纳米管网络薄膜、氧化铟锌(AZO)网络薄膜或氧化铜(CuO)网络薄膜；可优选地，所述碳纳米管网络薄膜为连续碳纳米管的网络状薄膜，或者有择优取向排列的碳纳米管薄膜，或者有择优取向排列的碳纳米管或碳纳米管束相互交叠形成规则的或者无规则的网络状薄膜；所述碳纳米管网络薄膜为纯的碳纳米管网络薄膜，或者为经过修饰的碳纳米管网络薄膜。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述p型材料填充物由一种或多种具有高功函数的p型材料构成；所述p型材料为p型导电聚合物或者p型无机半导体或者二者的混合物；可选地，所述p型导电聚合物是聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)中的一种或者其中二者或多者的混合物；所述p型无机半导体为碘化亚铜(CuI)、氧化锡(SnO2)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述n型材料层为n型半导体材料衬底；可选地，所述n型半导体材料是n型硅、n型锗或者n型砷化镓中的一种。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述p型材料层和所述n型材料层之间的部分界面处设置有绝缘氧化层，优选地，所述绝缘氧化层为环形。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括上电极，所述上电极部分或完全覆盖设置在所述p型材料网络薄膜或者p型材料层的上表面。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述上电极与所述p型材料网络薄膜、所述p型材料填充物中的任一相接触或者与两者同时接触。
10.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、制备绝缘氧化层，在n型材料层上通过热氧化的方法制备预定厚度的绝缘氧化层；
S2、刻蚀绝缘氧化层，得到图案化的n型材料衬底，即刻蚀出具有预定形状的n型材料层窗口，各窗口之间拥有一定间隔；
S3、在所述刻蚀后的n型材料衬底上表面覆盖p型材料网络；
S4、制备p型材料网络和填充在p型材料网络空隙当中的p型材料填充物组成的复合薄膜，将p型材料填充物填充进所述p型材料网络的间隙；
S5、在所述n型材料衬底下表面制备下电极；
其中，在所述S4中，将p型材料填充物通过物理、化学或者电化学的方法使得所述p型材料填充物填充到p型材料网络空隙当中；然后对所述复合薄膜进行烘干处理。
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