CN109473490A - 一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池，包括周期性重复的基本单元、两侧掺杂区(第三掺杂区和第四掺杂区)和两侧电极(第一电极和第二电极)三部分。基本单元由基区、第一掺杂区和第二掺杂区构成。所述基区和各掺杂区为单层或多层二硫化钼材料，厚度从1层到100层。第一掺杂区和第三掺杂区的掺杂类型相同，为N型或P型掺杂。第二掺杂区和第四掺杂区的掺杂类型相同，为N型或P型掺杂，且与第一掺杂区和第三掺杂区的掺杂类型相反。本发明提供的太阳能电池可以减少材料使用量，降低制造成本，并能减小太阳能电池的电学损失，从而提高太阳能电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏电池技术领域，涉及一种太阳能电池结构及其制备方法，特别是关于垂直多结结构二硫化钼太阳能电池及其制备方法。
背景技术
近几年全世界环境污染、温室效应等问题日趋严重，而且传统能源储量越来越少，价格越来越高，所以人类对清洁能源的需求越来越大，太阳能光伏发电作为一种清洁能源越来越受到人们的重视。目前，市场上销售的太阳能光伏电池大部分是晶体硅太阳能电池，其发电成本仍然高于传统化石能源，硅材料的吸收系数低，需要较厚的电池才能实现对太阳光的高效吸收，另外目前市场上销售的晶体硅太阳能电池的单片输出电压较低(小于0.8V)，必须进行串联才能用于并网发电。
发明内容
本发明目的是解决现有太阳能电池发电成本高，材料使用量大，单片电池发电电压低的问题，提供一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池及其制备方法。
本发明的技术方案
一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池，包括周期性重复的基本单元、两侧掺杂区和两侧电极三部分：
其中周期性重复的基本单元包括：
基区(0)：为单层或多层二硫化钼材料；
第一掺杂区(1)，制作在基区(0)的一侧，为单层或多层二硫化钼材料，其厚度与基区(0)的厚度相同；
第二掺杂区(2)，制作在基区(0)的另一侧，为单层或多层二硫化钼材料，其厚度与基区(0)的厚度相同；
相邻的基本单元通过第一掺杂区(1)和第二掺杂区(2)串接在一起；
两侧掺杂区为：
第三掺杂区(3)，制作在最外侧的基本单元的第一掺杂区(1)的外侧，为单层或多层二硫化钼材料，其厚度与第一掺杂区(1)的厚度相同；
第四掺杂区(4)，制作在另一最外侧的基本单元的第二掺杂区(2)的外侧，为单层或多层二硫化钼材料，其厚度与第二掺杂区(2)的厚度相同；
两侧电极为：
第一电极(5)，制作在第三掺杂区(3)的下表面，其宽度小于第三掺杂区(3)的宽度；
第二电极(6)，制作在第四掺杂区(4)的下表面，其宽度小于第四掺杂区(4)的宽度。
其中，所述基区(0)、第一掺杂区(1)、第二掺杂区(2)、第三掺杂区(3)和第四掺杂区(4)为单层或多层二硫化钼材料，其厚度从1层到100层。
所述基区(0)为本征半导体或P型掺杂或N型掺杂，第一掺杂区(1)和第三掺杂区(3)的掺杂类型相同，为N型或P型掺杂，第三掺杂区(3)的掺杂浓度大于第一掺杂区(1)的掺杂浓度，第一掺杂区(1)的掺杂浓度大于基区(0)的掺杂浓度。
所述第二掺杂区(2)和第四掺杂区(4)的掺杂类型相同，为N型或P型掺杂，与第一掺杂区(1)和第三掺杂区(3)的掺杂类型相反，第四掺杂区(4)的掺杂浓度大于第二掺杂区(2)的掺杂浓度，第二掺杂区(2)的掺杂浓度大于基区(0)的掺杂浓度。
本发明同时提供了一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池的制备方法，该方法包含以下步骤：
步骤1：采用热氧化或化学气相沉积的方法在硅衬底上制备氧化硅层；
步骤2：在氧化硅层的上表面，制备单层或多层二硫化钼，其厚度从1层到100层；
步骤3：在单层或多层二硫化钼上通过掺杂的方法依次制备周期性重复的基本单元的基区(0)、第一掺杂区(1)、第二掺杂区(2)以及两侧的第三掺杂区(3)和第四掺杂区(4)；
步骤4：在第三掺杂区(3)的上表面生长第一电极(5)，在第四掺杂区(4)的上表面生长第二电极(6)；
步骤5：利用HF化学溶液腐蚀掉氧化硅层，剥离下单层或多层二硫化钼，完成电池制备。
所述步骤2制备单层或多层二硫化钼是采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、化学气相沉积、化学镀、金属有机物化学气相沉积或转移印刷的方法。
步骤3形成N型掺杂是采用在单层或多层二硫化钼表面沉积磷硅玻璃然后进行热扩散或用BV化学溶液处理的方法；形成P型掺杂是采用O2、SF6、CF4或CH2F2气体中的一种或几种的组合对单层或多层二硫化钼表面进行反应离子刻蚀或用AuCl3化学溶液处理的方法。
步骤4生长第一电极(5)和第二电极(6)是采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、电镀、化学镀或丝网印刷的方法。
本发明的优点和有益效果：
本发明提供的太阳能电池基于单层或多层二硫化钼材料，其光学吸收系数大于晶体硅材料的光学吸收系数，可以利用更小的厚度实现对太阳光的高效吸收，从而可以减少材料使用量，降低制造成本，并能减小太阳能电池的电学损失，从而提高太阳能电池的转换效率。本发明提供的太阳能电池的正负电极位于电池的背面，没有遮光，从而减小了太阳能电池的光学损失，提高了太阳能电池的转换效率。本发明提供的太阳能电池采用垂直多结结构，相当于是多个pn结串联，所以输出电压高，通过减小太阳能电池的周期性重复的基本单元的面积可以降低输出电流，因此该电池比目前的晶体硅太阳能电池更适合于并网发电。
附图说明
图1是周期性重复的基本单元的结构示意图；
图2是垂直多结结构二硫化钼太阳能电池的结构示意图；
图3和图4是本发明的两个实施例的制备流程图。
其中，0基区，1第一掺杂区，2第二掺杂区，3第三掺杂区，4第四掺杂区，5第一电极，6第二电极。
具体实施方式
实施例1：
如图1及图2所示，本发明提供一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池结构，该电池包括周期性重复的基本单元、两侧掺杂区和两侧电极三部分：
其中周期性重复的基本单元包括：
基区(0)，为单层二硫化钼材料，为本征半导体；
第一掺杂区(1)，为单层二硫化钼材料，该第一掺杂区(1)制作在基区(0)的一侧，其厚度与基区(0)的厚度相同，为P型掺杂，掺杂的是F原子和O原子；
第二掺杂区(2)，为单层二硫化钼材料，该第二掺杂区(2)制作在基区(0)的另一侧，其厚度与基区(0)的厚度相同，为N型掺杂，掺杂的是P原子；
相邻的基本单元通过第一掺杂区(1)和第二掺杂区(2)串接在一起；
两侧掺杂区为：
第三掺杂区(3)，为单层二硫化钼材料，该第三掺杂区(3)制作在最外侧的基本单元的第一掺杂区(1)的外侧，其厚度与第一掺杂区(1)的厚度相同，为P型掺杂，掺杂的是F原子和O原子，掺杂浓度大于第一掺杂区(1)；
第四掺杂区(4)，为单层二硫化钼材料，该第四掺杂区(4)制作在另一最外侧的基本单元的第二掺杂区(2)的外侧，其厚度与第二掺杂区(2)的厚度相同，为N型掺杂，掺杂的是P原子，掺杂浓度大于第二掺杂区(2)；
两侧电极为：
第一电极(5)，该第一电极(5)制作在第三掺杂区(3)的下表面，其宽度小于第三掺杂区(3)的宽度，电极材料为银，其厚度为0.5微米；
第二电极(6)，该第二电极(6)制作在第四掺杂区(4)的下表面，其宽度小于第四掺杂区(4)的宽度，电极材料为银，其厚度为0.5微米；
请参阅图3并结合参阅图1及图2所示，本发明提供一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池的制备方法，该方法包含以下步骤：
步骤1：采用热氧化的方法在硅衬底上制备氧化硅层，氧化温度850度，氧化时间1小时，氧化气体选用氧气。
步骤2：在氧化硅层的上表面，采用化学气相沉积的方法制备单层二硫化钼，采用的源材料为MoO3粉和硫粉，气体选用H2和N2,气体流速为20sccm和60sccm，沉积气压2Pa，沉积温度800度。
步骤3：采用反应离子刻蚀工艺对单层二硫化钼表面进行局部反应离子刻蚀，刻蚀气体选用O2和CH2F2，刻蚀功率100W，刻蚀气压1Pa，气体流速20sccm，局部掺杂F原子和O原子，制备周期性重复的基本单元的P型第一掺杂区(1)和最外侧的基本单元的第一掺杂区(1)的外侧的P型第三掺杂区(3)。
采用化学气相沉积的方法在单层二硫化钼表面沉积磷硅玻璃，沉积温度900度，沉积气体选用SiH4，O2，PH3，气体流速均为10sccm，沉积气压1Pa，然后进行局部刻蚀，刻蚀掉不需要掺杂区域的磷硅玻璃，在N2气氛下进行热扩散，扩散温度600度，局部掺杂P原子，制备周期性重复的基本单元的N型第二掺杂区(2)和另一最外侧的基本单元的第二掺杂区(2)的外侧的N型第四掺杂区(4)。
步骤4：在第三掺杂区(3)的上表面采用磁控溅射的方法生长第一电极(5)，溅射靶材选用银，放电功率250W，溅射气体选用Ar，放电气压1Pa；在第四掺杂区(4)的上表面采用磁控溅射的方法生长第二电极(6)，溅射靶材选用银，放电功率250W，溅射气体选用Ar，放电气压1Pa。
步骤5：利用HF化学溶液腐蚀掉氧化硅层，剥离下单层二硫化钼，完成电池制备。
实施例2：
如图1及图2所示，本发明提供一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池结构，该电池包括周期性重复的基本单元、两侧掺杂区和两侧电极三部分：
其中周期性重复的基本单元包括：
基区(0)，为10层二硫化钼材料，为本征半导体；
第一掺杂区(1)，为10层二硫化钼材料，该第一掺杂区(1)制作在基区(0)的一侧，其厚度与基区(0)的厚度相同，为P型掺杂，掺杂的是AuCl3；
第二掺杂区(2)，为10层二硫化钼材料，该第二掺杂区(2)制作在基区(0)的另一侧，其厚度与基区(0)的厚度相同，为N型掺杂，掺杂的是BV；
相邻的基本单元通过第一掺杂区(1)和第二掺杂区(2)串接在一起；
两侧掺杂区为：
第三掺杂区(3)，为10层二硫化钼材料，该第三掺杂区(3)制作在最外侧的基本单元的第一掺杂区(1)的外侧，其厚度与第一掺杂区(1)的厚度相同，为P型掺杂，掺杂的是AuCl3，掺杂浓度大于第一掺杂区(1)；
第四掺杂区(4)，为10层二硫化钼材料，该第四掺杂区(4)制作在另一最外侧的基本单元的第二掺杂区(2)的外侧，其厚度与第二掺杂区(2)的厚度相同，为N型掺杂，掺杂的是BV，掺杂浓度大于第二掺杂区(2)；
两侧电极为：
第一电极(5)，该第一电极(5)制作在第三掺杂区(3)的下表面，其宽度小于第三掺杂区(3)的宽度，电极材料为银，其厚度为0.5微米；
第二电极(6)，该第二电极(6)制作在第四掺杂区(4)的下表面，其宽度小于第四掺杂区(4)的宽度，电极材料为银，其厚度为0.5微米；
请参阅图4并结合参阅图1及图2所示，本发明提供一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池的制备方法，该方法包含以下步骤：
步骤1：采用热氧化的方法在硅衬底上制备氧化硅层，氧化温度850度，氧化时间1小时，氧化气体选用氧气。
步骤2：在氧化硅层的上表面，采用转移印刷法制备10层二硫化钼，以块状二硫化钼材料为原材料，利用转印压力机完成转移印刷，印刷压力为3MPa。
步骤3：用AuCl3化学溶液对10层二硫化钼表面进行局部处理，局部掺杂AuCl3，制备周期性重复的基本单元的P型第一掺杂区(1)和最外侧的基本单元的第一掺杂区(1)的外侧的P型第三掺杂区(3)。
用BV化学溶液对10层二硫化钼表面进行局部处理，局部掺杂BV，制备周期性重复的基本单元的N型第二掺杂区(2)和另一最外侧的基本单元的第二掺杂区(2)的外侧的N型第四掺杂区(4)。
步骤4：在第三掺杂区(3)的上表面采用磁控溅射的方法生长第一电极(5)，溅射靶材选用银，放电功率250W，溅射气体选用Ar，放电气压1Pa；在第四掺杂区(4)的上表面采用磁控溅射的方法生长第二电极(6)，溅射靶材选用银，放电功率250W，溅射气体选用Ar，放电气压1Pa。
步骤5：利用HF化学溶液腐蚀掉氧化硅层，剥离下10层二硫化钼，完成电池制备。
Claims (8)
1.一种垂直多结结构二硫化钼太阳能电池，包括周期性重复的基本单元、两侧掺杂区和两侧电极三部分：
其中周期性重复的基本单元包括：
基区(0)：为单层或多层二硫化钼材料；
第一掺杂区(1)，制作在基区(0)的一侧，为单层或多层二硫化钼材料，其厚度与基区(0)的厚度相同；
第二掺杂区(2)，制作在基区(0)的另一侧，为单层或多层二硫化钼材料，其厚度与基区(0)的厚度相同；
相邻的基本单元通过第一掺杂区(1)和第二掺杂区(2)串接在一起；
两侧掺杂区为：
第三掺杂区(3)，制作在最外侧的基本单元的第一掺杂区(1)的外侧，为单层或多层二硫化钼材料，其厚度与第一掺杂区(1)的厚度相同；
第四掺杂区(4)，制作在另一最外侧的基本单元的第二掺杂区(2)的外侧，为单层或多层二硫化钼材料，其厚度与第二掺杂区(2)的厚度相同；
两侧电极为：
第一电极(5)，制作在第三掺杂区(3)的下表面，其宽度小于第三掺杂区(3)的宽度；
第二电极(6)，制作在第四掺杂区(4)的下表面，其宽度小于第四掺杂区(4)的宽度。
2.根据权利要求1所述的垂直多结结构二硫化钼太阳能电池，其特征在于，所述基区(0)、第一掺杂区(1)、第二掺杂区(2)、第三掺杂区(3)和第四掺杂区(4)为单层或多层二硫化钼材料，其厚度从1层到100层。
3.根据权利要求1所述的垂直多结结构二硫化钼太阳能电池，其特征在于，所述基区(0)为本征半导体或P型掺杂或N型掺杂，第一掺杂区(1)和第三掺杂区(3)的掺杂类型相同，为N型或P型掺杂，第三掺杂区(3)的掺杂浓度大于第一掺杂区(1)的掺杂浓度，第一掺杂区(1)的掺杂浓度大于基区(0)的掺杂浓度。
4.根据权利要求1所述的垂直多结结构二硫化钼太阳能电池，其特征在于，所述第二掺杂区(2)和第四掺杂区(4)的掺杂类型相同，为N型或P型掺杂，与第一掺杂区(1)和第三掺杂区(3)的掺杂类型相反，第四掺杂区(4)的掺杂浓度大于第二掺杂区(2)的掺杂浓度，第二掺杂区(2)的掺杂浓度大于基区(0)的掺杂浓度。
5.一种权利要求1所述的垂直多结结构二硫化钼太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤1：采用热氧化或化学气相沉积的方法在硅衬底上制备氧化硅层；
步骤2：在氧化硅层的上表面，制备单层或多层二硫化钼，其厚度从1层到100层；
步骤3：在单层或多层二硫化钼上通过掺杂的方法依次制备周期性重复的基本单元的基区(0)、第一掺杂区(1)、第二掺杂区(2)以及两侧的第三掺杂区(3)和第四掺杂区(4)；
步骤4：在第三掺杂区(3)的上表面生长第一电极(5)，在第四掺杂区(4)的上表面生长第二电极(6)；
步骤5：利用HF化学溶液腐蚀掉氧化硅层，剥离下单层或多层二硫化钼，完成电池制备。
6.根据权利要求5所述的垂直多结结构二硫化钼太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤2制备单层或多层二硫化钼是采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、化学气相沉积、化学镀、金属有机物化学气相沉积或转移印刷的方法。
7.根据权利要求5所述的垂直多结结构二硫化钼太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤3形成N型掺杂是采用在单层或多层二硫化钼表面沉积磷硅玻璃然后进行热扩散或用BV化学溶液处理的方法；形成P型掺杂是采用O2、SF6、CF4或CH2F2气体中的一种或几种的组合对单层或多层二硫化钼表面进行反应离子刻蚀或用AuCl3化学溶液处理的方法。
8.根据权利要求5所述的垂直多结结构二硫化钼太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤4生长第一电极(5)和第二电极(6)是采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、电镀、化学镀或丝网印刷的方法。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152223A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | Kobe Steel Ltd | 太陽電池セルパネル、太陽電池モジュール、太陽電池セルパネルの製造方法、および、太陽電池モジュールの製造方法 |
| CN202662651U (zh) * | 2012-05-09 | 2013-01-09 | 上海太阳能工程技术研究中心有限公司 | 晶体硅太阳能电池 |
| CN103165742A (zh) * | 2011-12-16 | 2013-06-19 | 清华大学 | 太阳能电池的制备方法 |
| CN104617135A (zh) * | 2013-11-05 | 2015-05-13 | 三星电子株式会社 | 二维材料元件和半导体器件 |
| CN105190863A (zh) * | 2013-03-08 | 2015-12-23 | 原子能与替代能源委员会 | 具有交替的n掺杂区域和p掺杂区域的单片硅晶圆 |
| CN105449026A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-03-30 | 湖南师范大学 | 一种二硫化钼叠层太阳能电池及其制备方法 |
| CN106549064A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-03-29 | 北京科技大学 | 过渡金属硫族化合物同质结、同质结二极管及同质结的制备 |
| WO2018116048A1 (fr) * | 2016-12-09 | 2018-06-28 | Universite De Technologie De Troyes | Procédé d'intégration de matériaux 2d sur un substrat nanostructure, film mince suspendu de matériaux 2d et utilisations associes |
| CN108666375A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-10-16 | 华中科技大学 | 一种纳米层状横向同质pn二极管及其制备方法与应用 |
-
2018
- 2018-11-08 CN CN201811324425.2A patent/CN109473490A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152223A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | Kobe Steel Ltd | 太陽電池セルパネル、太陽電池モジュール、太陽電池セルパネルの製造方法、および、太陽電池モジュールの製造方法 |
| CN103165742A (zh) * | 2011-12-16 | 2013-06-19 | 清华大学 | 太阳能电池的制备方法 |
| CN202662651U (zh) * | 2012-05-09 | 2013-01-09 | 上海太阳能工程技术研究中心有限公司 | 晶体硅太阳能电池 |
| CN105190863A (zh) * | 2013-03-08 | 2015-12-23 | 原子能与替代能源委员会 | 具有交替的n掺杂区域和p掺杂区域的单片硅晶圆 |
| CN104617135A (zh) * | 2013-11-05 | 2015-05-13 | 三星电子株式会社 | 二维材料元件和半导体器件 |
| CN105449026A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-03-30 | 湖南师范大学 | 一种二硫化钼叠层太阳能电池及其制备方法 |
| CN106549064A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-03-29 | 北京科技大学 | 过渡金属硫族化合物同质结、同质结二极管及同质结的制备 |
| WO2018116048A1 (fr) * | 2016-12-09 | 2018-06-28 | Universite De Technologie De Troyes | Procédé d'intégration de matériaux 2d sur un substrat nanostructure, film mince suspendu de matériaux 2d et utilisations associes |
| CN108666375A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-10-16 | 华中科技大学 | 一种纳米层状横向同质pn二极管及其制备方法与应用 |
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