[实用新型]一种掺杂量子点硅太阳电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电半导体材料及太阳电池技术领域，具体涉及一种掺杂量子点硅太阳电池。

背景技术

随着世界经济的快速发展，人们对能源的需求日益增加，而常规化石能源日益枯竭，取之不尽用之不竭的太阳能无疑是人类未来能源发展的首选。目前，对于照射到地球表面的太阳能的利用主要有两种方式：光伏发电和光热发电，发展更为成熟的是光伏发电。通过光生伏特效应把光能转化为电能的器件就是太阳电池。目前，在所有太阳电池中，以硅为基底太阳电池是目前转换效率最高，技术最为成熟的光伏器件，硅太阳电池占目前世界官方市场的90%以上。尽管硅太阳电池具有较高的光电转换效率，但离理论值还有一定的差距，因此，如何进一步提高硅太阳电池的光电转换效率，降低成本是各国研究机构和光伏企业的研究重点。

硅太阳电池的光电转换效率受到光吸收、载流子输运、载流子收集等因素的限制，影响硅太阳电池转换效率的原因主要来自两个方面：(1)光学损失，包括电池前表面反射损失、接触栅线的阴影损失以及长波段的非吸收损失。(2)电学损失，它包括半导体表面及体内的光生载流子复合、半导体和金属栅线的接触电阻，以及金属和半导体的接触电阻等的损失。这其中最关键的是提高晶硅电池的太阳光吸收效率。晶体硅的带隙为1.12eV，主要吸收600-1000nm的太阳光，而低于600nm和高于1000nm的太阳光没有得到吸收，这样就限制了硅电池的转换效率的提高。提高硅电池转换效率的方法主要有光陷阱结构、添加减反射膜、设置钝化层、增加背场和改善衬底材料等方法。

半导体量子点(QDs)具有吸收范围宽，吸收系数高的特点，因而它能够作为良好的光吸收剂。而对半导体量子点进行金属离子的掺杂能够进一步地提高材料的光吸收范围，降低电子空穴对的复合。因此，将掺杂的半导体量子点与晶体硅材料结合起来，形成一种全新的掺杂量子点硅太阳电池，将是提高现有晶硅电池转换效率的一个简便易行的方法。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够提高光电转换效率的掺杂量子点硅太阳电池。

为实现上述目的，本实用新型一种掺杂量子点硅太阳电池，从下至上依次包括：金属铝背电极、P型晶硅层、N型晶硅层、P型掺杂量子点层、N型掺杂量子点层、减反射涂层、梳状电极；其中，在P型晶硅层与N型晶硅层之间、P型掺杂量子点层与N型掺杂量子点层之间均形成PN结。

进一步，所述P型晶硅层、N型晶硅层中的晶体硅为单晶硅、多晶硅、非晶硅或微晶硅。

进一步，所述P型掺杂量子点层为铜掺杂硫化铅、汞掺杂硫化铅、铜掺杂硫化镉或镁掺杂硫化镉的纳米颗粒层。

进一步，所述N型掺杂量子点层为锰掺杂硫化镉、磷掺杂硫化镉、铟掺杂硫化镉或铜掺杂砷化铟的纳米颗粒层。

进一步，所述梳状电极设置在减反射涂层上。

本实用新型结构简单，设计合理，具有较强的可操作性，而且成本较低，适用于商业化生产。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1所示，本实用新型一种掺杂量子点硅太阳电池，其结构为：底层是金属铝背电极1，背电极之上为P型晶硅层2，再之上为N型晶硅层3，在N型晶硅层3之上为P型掺杂量子点层4，再之上为N型掺杂量子点层5，N掺杂量子点层5之上为减反射涂层6，减反射涂层6上设有梳状电极7。其中，在P型晶硅层与N型晶硅层之间、P型掺杂量子点层与N型掺杂量子点层之间均形成了PN结。