CN204315586U - GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池 - Google Patents

GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN204315586U
CN204315586U CN201520041666.1U CN201520041666U CN204315586U CN 204315586 U CN204315586 U CN 204315586U CN 201520041666 U CN201520041666 U CN 201520041666U CN 204315586 U CN204315586 U CN 204315586U
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid line
layer
solar cell
gan
front electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201520041666.1U
Other languages
English (en)
Inventor
高鹏
郭辉
黄海栗
苗东铭
胡彦飞
张玉明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CPI SOLAR POWER XI'AN Co Ltd
Original Assignee
CPI SOLAR POWER XI'AN Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CPI SOLAR POWER XI'AN Co Ltd filed Critical CPI SOLAR POWER XI'AN Co Ltd
Priority to CN201520041666.1U priority Critical patent/CN204315586U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204315586U publication Critical patent/CN204315586U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本实用新型给公开了一种GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池。其自上而下包括增透膜(1)、栅线层(3)、P型非晶硅层(4)、本征非晶硅层(5)、N型硅衬底(6)和背面电极(7)。栅线层(3)的周围设有正面电极(2)，该正面电极(2)与栅线连接，且上面设有金属接触电极(8)。其中正面电极(2)和背面电极(7)均采用厚度为100-200nm的多层石墨烯材料，栅线层(3)由相互交叉堆叠的GaN纳米线构成，每根纳米线直径为50-100nm，长度为10-20μm。该实用新型能够降低太阳能电池表面对光的反射损失，提高载流子的收集效率，降低生产成本，可用于光伏发电。

Description

GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池
技术领域
本实用新型属于太阳能电池领域，尤其是一种GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，可用于光伏发电。
背景技术
近年来，我国的光伏产业发展速度惊人，产量已经稳居全球第一。目前太阳能电池研究主要集中在如何提高电池光电转换效率，优化栅线和电极结构与工艺是提高太阳能电池效率的重要技术方向之一。
光学损失是限制太阳能电池转换效率提高的主要障碍，目前大多数太阳能电池采用金属作为栅线和电极，剖面结构如图2所示。其由增透膜1、正面金属接触电极2、金属栅线层3、P型非晶硅层4、本征非晶硅层5、N型硅衬底6、金属背电极7组成，其中增透膜1、金属栅线层3、P型非晶硅层4、本征非晶硅层5、N型硅衬底6、金属背电极5依次自顶向下层叠，正面金属接触电极2位于P型非晶硅层4上，围绕在金属栅线层3周围，并与栅线连接。正面金属接触电极2和金属背电极7均为金属Pb、Au组成的多层金属电极。由于金属栅线会反射和遮挡入射光，减小了太阳能电池表面有效受光面积。通常情况下，栅线遮挡面积约占太阳能电池有效受光面积的10-15％，影响电池对光的利用率。同时由于光电子由金属栅线向电极转移的过程中，易造成电子空穴对的复合，进一步降低电极对光电子的收集和利用率，难以获得较高的转换效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，给出了一种GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，以降低硅衬底表面的光反射率，提高太阳能电池对光子的吸收和利用。
为实现上述目的，本实用新型提出的GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，自上而下包括增透膜1、栅线层3、P型非晶硅层4、本征非晶硅层5、N型硅衬底6和背面电极7，栅线层3的周围设有正面电极2；该正面电极2与栅线连接，且上面设有金属接触电极8，其特征在于：栅线层3由相互交叉堆叠的GaN纳米线构成，正面电极2和背面电极7采用多层石墨烯材料。
作为优选，所述的增透膜1采用ITO氧化铟锡透明导电薄膜或TCO氧化物镀膜玻璃。
作为优选，所述的正面电极2和背面电极7采用的多层石墨烯材料厚度为100-200nm。
作为优选，所述的每根GaN纳米线的直径为50-100nm，长度为10-20μm。
作为优选，所述的所述P型非晶硅层4、本征非晶硅层5的厚度均为10-15nm。
作为优选，所述的所述N型硅衬底6的厚度为200-400μm。
本实用新型与现有技术相比，有如下优点：
1.太阳能电池采用GaN纳米线材料制作栅线，利用纳米线结构巨大的比表面积增大电池的受光面积；
2.太阳能电池采用GaN纳米线材料制作栅线作为输送载流子的通道，极大的提高了载流子的收集效率，从而提高太阳能电池光电转换效率；
3.采用多层石墨烯作为电极代替较厚的贵金属电极，可以大幅度降低生产成本。
附图说明
图1是本实用新型的剖面结构示意图。
图2是现有器件的剖面结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型给出如下三实施例：
实施例1：
本实例的太阳能电池由增透膜1、正面电极2、栅线层3、P型非晶硅层4、本征非晶硅层5、N型硅衬底6、背面电极7和金属接触电极8组成。其中增透膜1、栅线层3、P型非晶硅层4、本征非晶硅层5、N型硅衬底6、背面电极7依次自顶向下层叠排列，正面电极2位于P型非晶硅层4上，且围绕在栅线层3的周围，并与栅线连接；金属接触电极8设置在正面电极2上。其中，所述增透膜1，采用ITO氧化铟锡透明导电薄膜；所述栅线层3由相互交叉堆叠的GaN纳米线构成，其中每根GaN纳米线的直径为50nm，长度为10μm；所述P型非晶硅层4和本征非晶硅层5的厚度均为10nm；所述N型硅衬底6厚度为200μm；所述正面电极2和背面电极7采用厚度均为100nm的多层石墨烯材料。
实施例2：
本实例的太阳能电池结构与实施例1相同。其参数变化如下：
每根GaN纳米线的直径为75nm，长度为15μm；P型非晶硅层4、本征非晶硅层5厚度均为13nm；N型硅衬底6厚度为300μm；正面电极2和背面电极7采用厚度均为150nm的多层石墨烯材料。
实施例3：
本实例的太阳能电池结构与实施例1相同。其参数变化如下：
每根GaN纳米线的直径为100nm，长度为20μm；P型非晶硅层4、本征非晶硅层5厚度均为15nm；N型硅衬底6厚度为400μm；正面电极2和背面电极7采用厚度均为200nm的多层石墨烯材料。
本实用新型的制备步骤如下：
步骤1，清洗厚度为200-400μm的N型硅衬底。
步骤2，加热浓度为15％—30％的KOH溶液至65-70℃，浸泡N型硅衬底6去除其表面机械损伤。
步骤3，采用等离子体增强化学气相沉积PECVD在N型硅衬底6上淀积厚度10-15nm的本征非晶硅层5。
步骤4，采用等离子体增强化学气相沉积PECVD在本征非晶硅层5上淀积厚度10-15nm的P型非晶硅层4。
步骤5，另取一块硅衬底a在其上生长GaN纳米线并用酒精溶液转移至P型非晶硅4上，形成GaN纳米线层，其中每根GaN纳米线的直径为50-100nm，长度为10-20μm。
步骤6，对转移有GaN纳米线层的样品依次进行涂胶、匀胶、曝光、显影处理，形成电极图形。
步骤7，将经过掺杂的厚度为100-200nm的多层石墨烯材料置于的电极图形上，并将样片置于丙酮溶液中进行剥离，形成正面电极2。
步骤8，将经过掺杂的厚度为100-200nm的多层石墨烯材料置于N型硅衬底6背面，并将样片置于丙酮溶液中进行剥离，形成背面电极7。
步骤9，在栅线层所在区域采用磁控溅射沉积ITO氧化铟锡透明导电薄膜形成增透膜1。
步骤10，在该样片表面采用电子束蒸发工艺依次沉积金属Pb和金属Au，再对金属进行光刻在石墨烯正面电极上形成金属接触图形，并在850-950℃下进行快速热退火工艺，形成金属接触电极8；至此GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池制备完成。
本实用新型通过采用GaN纳米线层降低了电池表面对光的反射损失，提高载流子的收集效率；同时由于采用多层石墨烯作为电极代替较厚的贵金属电极，可以大幅度降低生产成本。

Claims (6)

1.一种GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，自上而下包括增透膜(1)、栅线层(3)、P型非晶硅层(4)、本征非晶硅层(5)、N型硅衬底(6)和背面电极(7)，栅线层(3)的周围设有正面电极(2)；该正面电极(2)与栅线连接，且上面设有金属接触电极(8)，其特征在于：栅线层(3)由相互交叉堆叠的GaN纳米线构成，正面电极(2)和背面电极(7)采用多层石墨烯材料。
2.根据权利要求1所述的GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，其特征在于：正面电极(2)和背面电极(7)采用的多层石墨烯材料厚度均为100-200nm。
3.根据权利要求1所述的GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，其特征在于：每根GaN纳米线的直径为50-100nm，长度为10-20μm。
4.根据权利要求1所述的GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，其特征在于：所述P型非晶硅层(4)、本征非晶硅层(5)的厚度均为10-15nm。
5.根据权利要求1所述的GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，其特征在于：所述N型硅衬底(6)的厚度为200-400μm。
6.根据权利要求1所述的GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池，其特征在于：所述的增透膜(1)采用ITO氧化铟锡透明导电薄膜或TCO氧化物镀膜玻璃。
CN201520041666.1U 2015-01-21 2015-01-21 GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池 Active CN204315586U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520041666.1U CN204315586U (zh) 2015-01-21 2015-01-21 GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520041666.1U CN204315586U (zh) 2015-01-21 2015-01-21 GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204315586U true CN204315586U (zh) 2015-05-06

Family

ID=53137887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520041666.1U Active CN204315586U (zh) 2015-01-21 2015-01-21 GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204315586U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104993039A (zh) * 2015-05-29 2015-10-21 西安交通大学 一种高效线偏振光的led结构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104993039A (zh) * 2015-05-29 2015-10-21 西安交通大学 一种高效线偏振光的led结构
CN104993039B (zh) * 2015-05-29 2017-12-08 西安交通大学 一种高效线偏振光的led结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110061136B (zh) 一种背接触式钙钛矿太阳电池及其制备方法
TWI402992B (zh) 太陽能電池及其製造方法
WO2023151604A1 (zh) 一种叠层太阳能电池及其应用
CN111312900A (zh) 平行叉指全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN110970562A (zh) 一种钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池及其制备方法
CN102254963A (zh) 一种石墨烯/硅柱阵列肖特基结光伏电池及其制造方法
CN106229411A (zh) 一种背光基底的钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN111312901A (zh) 叠拼叉指全背接触钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN107946382A (zh) Mwt与hit结合的太阳能电池及其制备方法
CN107275426A (zh) 一种等离子体多尖端纳米结构太阳能电池及其制造方法
CN204315606U (zh) 双异质结双面太阳能电池
CN102082190B (zh) 太阳能电池及其制造方法
CN204315587U (zh) 基于GaN纳米线阵列的太阳能电池
CN108321221B (zh) 具有微腔结构的石墨烯太阳能电池及其制备方法
CN204332972U (zh) 一种hit太阳能电池
CN105576054A (zh) 基于蝶形等离激元天线增强的纳米线中间带太阳能电池结构
CN101488532A (zh) 太阳能电池的背电极模块
CN204315586U (zh) GaN纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池
CN204315594U (zh) 基于硅纳米线阵列的太阳能电池
CN103227228A (zh) P型硅衬底异质结电池
CN204315608U (zh) 硅纳米栅线的石墨烯电极太阳能电池
CN101807612B (zh) 薄膜太阳能电池及其制造方法
CN105789346A (zh) 一种基于硅纳米线的太阳能电池
CN211295115U (zh) 一种基于硅纳米线结构的太阳能电池
CN204332980U (zh) 一种hit太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant