[发明专利]基于氧化锌纳米棒的光伏电池及其制造方法有效

专利信息
申请号: 200880103937.4 申请日: 2008-07-09
公开(公告)号: CN101861654A 公开(公告)日: 2010-10-13
发明(设计)人: 马尔·克伦克斯;阿塔纳斯·凯特斯基;塔特杰纳·德多瓦;阿尔沃·米尔;伊洛纳·奥杰阿西克 申请(专利权)人: 塔林科技大学
主分类号: H01L31/0336 分类号: H01L31/0336;H01L31/0352
代理公司: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 宋莉
地址: 爱沙尼*** 国省代码: 爱沙尼亚;EE
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摘要:
搜索关键词: 基于 氧化锌 纳米 电池 及其 制造 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及光伏电池和制造光伏电池的方法,尤其是在ZnO纳米棒结构体上制造光伏电池的方法,而该纳米棒结构体的所有层优选通过化学喷射热解制备。

背景技术

光伏(PV)电池是将光能转化为电能的器件。使用廉价的材料和制造方法来利用太阳能是重要的挑战。需要低成本的沉积技术和PV器件的新设计以降低制造成本。已有许多在PV器件中使用纳米结构体的关注。基于纳米多孔二氧化钛的染料敏化光电化学太阳能电池(DSSC)是最知名的纳米结构PV器件(B.O′Regan和M.Nature 353,737(1991))。有关DSSC未解决的问题是其不稳定性,以及其固态改性的不稳定性。另一方法是极薄吸收剂(η,eta)电池,其具有夹在两个强烈相互渗透的透明宽带隙半导体之间的特薄吸收剂(K.Ernst等,Semicond.Sci.Technol.18,475(2003))。用于η-太阳能电池的最经常使用的n型纳米结构窗口材料是多孔TiO2。或者,ZnO纳米线或柱状ZnO结构体用于制备ZnO η-电池(C.Lévy-Clément等,Physica E 14,229(2002))。无机吸收剂材料如CdTe(以上C.Lévy-Clément等;R.Tena-Zaera等,Thin Solid Films 483,372(2005))、CdSe(Lévy-Clément等,Advanced Materials17,1512(2005);R.Tena-Zaera等,C.R.Chimie 9,717(2006);R.Tena-Zaera等Proceedings 21st European PV Solar Energy Conf.,4-8 Sept.2006,Dresden,Germany(2006),第238页)或In2S3(D.Kieven等,Applied Physics Letters 92,153107(2008)已经用于基于ZnO的电池。在基于ZnO纳米线的η-电池中达到2.3-2.5%的转化效率(参见以上C.R.Chimie;以上D.Kieven等)。

用于光伏应用的ZnO纳米线层已经通过如下制造:电沉积(参见以上C.Lévy-Clément,R.Tena-Zaera)、金属有机气相沉积(J.B.Baxter和E.S.Aydil,Sol.Energ.Mater.Solar cells 90,607(2006))、水热生长(M.Guo,P.Diao,X.Wang和S.Cai,J.Solid State Chem.178,3210(2005))和溶液沉积(以上D.Kieven等)。

在Yang等的美国专利申请(公开号US 2005/0009224A1)中描述了在透明导电氧化物(TCO)覆盖的基底例如玻璃上生长氧化锌纳米线(长宽比为约10~约500)的方法,以及在这种纳米线上构造的染料敏化的太阳能电池、有机-无机太阳能电池和固态敏化的太阳能电池。Yang中的纳米线通过基于溶液的方法例如通过浸涂法进行沉积。

最近,我们已开发了通过化学喷射在导电透明电极上生长氧化锌纳米棒阵列的低成本沉积方法(M.Krunks等,美国临时申请60/671232;以WO2006108425公开的国际专利申请PCT/EE2006/000002)。

发明内容

本发明的实施方式涉及基于纳米棒层的光伏(PV)电池的新型结构体及其制造方法。

本发明的一个方面是新型PV电池,包括:覆盖有透明导电氧化物(TCO)层的透明基底、在所述TCO层上的纳米棒金属氧化物层、在所述纳米棒金属氧化物层上的(化学)阻挡层、在所述阻挡层上的缓冲层、在所述缓冲层上的吸收剂层、以及与所述吸收剂层和所述TCO层连接的电触点。

根据一个实施方式,所述纳米棒金属氧化物层为ZnO纳米棒层。根据一个实施方式,所述ZnO纳米棒层由含有ZnCl2的溶液通过喷射而沉积。

根据一个实施方式,所述透明基底为玻璃,且所述TCO层为氧化铟锡(ITO)、掺杂的SnO2或掺杂的ZnO层。

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