本發(fā)明涉及新型太陽(yáng)能光伏電池結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，特別涉及到一種基于硅納米線(xiàn)的薄膜硅晶體硅疊層太陽(yáng)能光伏電池。

背景技術(shù)：

目前現(xiàn)有的疊層電池技術(shù)多為基于薄膜材料的疊層電池，研究主要其中在多元化合物疊層電池、非晶硅疊層電池和染料敏化疊層電池等。

非晶硅是直接帶隙材料，光吸收系數(shù)高，1微米厚的非晶硅薄膜就能吸收陽(yáng)光可見(jiàn)光中的大部分能量。但是非晶硅材料有明顯的光致衰減效應(yīng)，光伏電池效率大幅度衰減。利用疊層電池結(jié)構(gòu)，在非晶硅電池下方串聯(lián)微晶硅電池，形成a-Si/μc-Si疊層電池結(jié)構(gòu)。目前，a-Si/μc-Si疊層電池最高效率為12.7％，這一效率遠(yuǎn)低于普通的晶硅電池。目前納米線(xiàn)光伏電池也一度是研究熱點(diǎn)，氧化鋅納米線(xiàn)太陽(yáng)能電池和硅納米線(xiàn)陣列電池為主要研究對(duì)象。在硅納米線(xiàn)陣列電池中，硅納米線(xiàn)陣列一般作為電池的陷光結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。

目前研究廣泛的非晶硅疊層電池，對(duì)非晶硅材料的純度要求較高，價(jià)格貴，光致衰減現(xiàn)象明顯，無(wú)法在工業(yè)中推廣。硅納米線(xiàn)陣列電池中納米線(xiàn)陣列將使電池表面積激增，同時(shí)納米線(xiàn)制備時(shí)，在表面留下大量曲線(xiàn)，因此納米線(xiàn)電池的表面復(fù)合巨大，導(dǎo)致光伏電池的光生電流極其微弱，整個(gè)電池效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于硅納米線(xiàn)的薄膜硅晶體硅疊層太陽(yáng)能光伏電池，將硅納米線(xiàn)陣列引入疊層電池，使電池兼具納米線(xiàn)陣列的陷光優(yōu)勢(shì)和疊層電池的較高的開(kāi)路電壓和短路電流。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于硅納米線(xiàn)的薄膜硅晶體硅疊層太陽(yáng)能光伏電池，包括位于上層的NIP非晶硅疊層電池、以及位于下層的PIN異質(zhì)結(jié)硅電池，所述NIP非晶硅疊層電池和PIN異質(zhì)結(jié)硅電池通過(guò)非晶硅隧道結(jié)串聯(lián)，在所述PIN異質(zhì)結(jié)硅電池的吸收層晶體硅的上表面設(shè)有硅納米線(xiàn)陣列。

進(jìn)一步的，在所述PIN異質(zhì)結(jié)硅電池的N型非晶硅與P型晶體硅吸收層中間設(shè)有有非晶硅薄層，其用于減少硅納米線(xiàn)陣列表面的表面復(fù)合。

進(jìn)一步的，所述硅納米線(xiàn)陣列先通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕在P型晶體硅吸收層的上表面，然后用HF和HNO₃混合液修飾后，并清洗吹干，放入PECVD沉積系統(tǒng)，按順序逐層沉積本征非晶硅層，N+非晶硅層，P+非晶硅層，本征非晶硅吸收層，P+非晶硅層，ITO透明導(dǎo)電層，最后在電池正背表面沉積金屬電極。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明的疊層電池各薄膜層的沉積溫度相對(duì)較低，避免了高溫對(duì)材料特性的負(fù)面影響。硅納米陣列的出現(xiàn)使得非晶硅吸收層厚度大大降低，不僅增加了入射光的反射次數(shù)，還提高了光生載流子的擴(kuò)散路程，提高載流子收集率，增大了光生電流。

2、本發(fā)明的非晶硅薄膜層，不僅與晶硅構(gòu)成異質(zhì)結(jié)電池，還為硅納米線(xiàn)陣列表面提供了良好的低溫鈍化層，非晶硅中的H原子將硅納米線(xiàn)陣列表層的懸臂鍵飽和，從而大大減少了納米線(xiàn)陣列引入的大量的表面復(fù)合。

3、本發(fā)明的疊層電池結(jié)構(gòu)使得高能光子被上層電池吸收，提供較高的光生電壓；低能光子被下層電池吸收，提供較大的光電流。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的的薄膜硅晶體硅疊層太陽(yáng)能光伏電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的的薄膜硅晶體硅疊層太陽(yáng)能光伏電池的吸收示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明所述的一種基于硅納米線(xiàn)的薄膜硅晶體硅疊層太陽(yáng)能光伏電池，上層為NIP非晶硅疊層電池，下層為PIN異質(zhì)結(jié)硅電池。硅納米線(xiàn)陣列位于底層電池吸收層晶體硅上表面。硅納米線(xiàn)陣列起到陷光作用，增大了光在非晶硅材料中的行程，增加的吸收長(zhǎng)度，減小了非晶硅層的實(shí)際厚度，從而抑制了光致衰減的出現(xiàn)。

本發(fā)明下層電池為NP單結(jié)型異質(zhì)結(jié)電池，其中在N型非晶硅與P型晶體硅吸收層中間有一薄層本征非晶硅起到鈍化作用。減少硅納米線(xiàn)陣列表面的表面復(fù)合。上下層電池通過(guò)P+N+非晶硅隧道結(jié)串聯(lián)在一起。

本發(fā)明疊層電池分為上下兩個(gè)通過(guò)隧道結(jié)串聯(lián)在一起的電池。下層電池為NIP型非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)電池，上層電池為NIP型非晶硅電池。硅納米線(xiàn)陣列制備于下層電池的晶體硅片上，制備方法采用基于二氧化硅顆粒自組裝掩模的反應(yīng)離子刻蝕法。

本發(fā)明疊層電池在制作時(shí)，先利用反應(yīng)離子刻蝕法將P型晶硅片上表面刻蝕出所需的硅納米線(xiàn)陣列。用HF和HNO3混合液修飾后，并清洗吹干，即可放入PECVD沉積系統(tǒng)，按順序逐層沉積本征非晶硅層，N+非晶硅層，P+非晶硅層，本征非晶硅吸收層，P+非晶硅層，ITO透明導(dǎo)電層。最后在電池正背表面沉積金屬電極，本發(fā)明電池即可制作完成。

本發(fā)明中由于納米線(xiàn)陣列的引入大大減薄的非晶硅本征吸收層的厚度，本征層中的光生載流子只需在本征層中擴(kuò)散極短的路程即被收集，大大降低了光生載流子的復(fù)合幾率。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。