专利名称：太阳能电池的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池的制备方法。
背景技术：
太阳能电池是利用半导体材料的光生伏特原理制成的。根据半导体光电转换材料种类不同，太阳能电池可以分为硅基太阳能电池(请参见太阳能电池及多晶硅的生产，材料与冶金学报，张明杰等，vol6, p33-38 (2007))、砷化镓太阳能电池以及有机薄膜太阳能电池等。目前，太阳能电池以硅基太阳能电池为主。现有技术中的硅基太阳能电池包括:一背电极、一 P型娃层、一 N型娃层和一上电极。所述背电极设置于所述P型娃层的一表面。所述N型娃层形成于所述P型娃层的另一表面，作为光电转换的材料。所述上电极设置于所述N型硅层的表面。所述太阳能电池中P型硅层和N型硅层形成P-N结区。当该太阳能电池在工作时，光从上电极一侧直接入射，并经过所述上电极和所述N型硅层到达所述P-N结区，所述P-N结区在光子激发下产生多个电子-空穴对(载流子)，所述电子-空穴对在静电势能作用下分离并分别向所述背电极和上电极移动。如果在所述太阳能电池的背电极与上电极连接外电路中的负载。然而，上述结构中所述光子需要通过所述上电极和所述N型硅层之后才到达所述P-N结区，使得一部分入射光线被所述上电极和N型硅层吸收，使所述P-N结区对光的吸收率较低，进而减少了 P-N结区激发出的载流子的量，降低了太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有较高光电转换效率的太阳能电池的制备方法。一种太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤:步骤a，提供M个P-N结单元预制体，M大于等于2，每个P-N结单元预制体包括层叠且接触设置的一第一硅层基材以及一第二硅层基材，所述每个P-N结单元预制体包括相对的一第一表面和一第二表面，所述第一表面为第一娃层基材的远离所述第二娃层基材的表面，所述第二表面为第二娃层基材的远离所述第一硅层基材的表面；步骤b，形成一内电极于所述M个P-N结单元预制体中的相邻两个P-N结单元预制体之间，所述内电极由一 P-N结单元预制体的第一表面延伸相邻的一P-N结单元预制体的第一表面的第二表面，所述内电极中至少一个内电极包括一碳纳米管阵列，以得到M个P-N结单元结构体；以及步骤C，将所述M个P-N结单元结构体由第一个至第M个P-N结单元结构体依次沿一直线层叠并排结合，使每相邻的两个P-N结单元预制体通过一个内电极连接在一起。相较于现有技术，本发明提供的太阳能电池具备以下有益效果:第一、所述太阳能电池工作时，光可直接入射至所述受光端面，由于该受光端面没有被电极覆盖，使得光子不必先经过电极、N型硅层后才到达P-N结区，从而减少了电极和N型硅层对光的吸收，提高了P-N结区的光吸收率，相应地，使得P-N结区可激发出更多的电子-空穴对，提高了整个太阳能电池的光电转换效率；第二，由于碳纳米管阵列直接作为内电极位于相邻的两个P-N结单元之间，极好地利用了碳纳米管的良好的导电性能，由于总内阻变小，即向外界能提供的电流变大，提高了光电转换效率；第三，碳纳米管阵列具有良好的稳定性和机械强度，因此采用碳纳米管阵列作为太阳能电池的内电极可提高太阳能电池的使用寿命。
图1为本发明第一实施例提供的太阳能电池的主视图。图2为本发明第一实施例提供的太阳能电池的立体结构示意图。图3为本发明第一实施例提供的太阳能电池的局部放大图。图4为本发明第一实施例提供的太阳能电池的局部放大图。图5为本发明第二实施例提供的太阳能电池的制备方法的工艺流程图。主要元件符号·说明
权利要求
1.一种太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤: 步骤a，提供M个P-N结单元预制体，M大于等于2，每个P-N结单元预制体包括层叠且接触设置的一第一硅层基材以及一第二硅层基材，所述每个P-N结单元预制体包括相对的一第一表面和一第二表面； 步骤b,将所述M个P-N结单元结构体由第一个至第M个P-N结单元结构体沿一直线依次设置； 步骤c，形成内电极于所述M个P-N结单元预制体中的相邻两个P-N结单元预制体之间，所述内电极串联所述相邻的P-N结单元结构体，使M个P-N结单元预制体串联设置，所述内电极包括碳纳米管阵列。
2.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤c之后进一步包括一步骤d，形成两个收集电极基材设置于所述串联设置的M个P-N结单元的两端，得到一太阳能电池母体。
3.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤c之后进一步包括一步骤e，沿步骤c中与平行于所述直线的方向切割所述层叠的所述M个P-N结单元结构体得到多个太阳能电池。
4.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤c中形成内电极方法为通过化学气相沉积法生长碳纳米管阵列。
5.如权利要求4所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述形成内电极于所述M个P-N结单元预制体中的相邻的两个P-N结单元预制体之间包括:形成一碳纳米管阵列于所述每个P-N结单元预制体的第一表面或者第二表面。
6.如权利要求4所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述形成内电极于所述M个P-N结单元预制体中的相邻的两个P-N结单元预制体之间包括:形成碳纳米管阵列于所述每个P-N结单元预制体的第一表面或者第二表面；形成一金属层于碳纳米管阵列的自由端。
7.如权利要求4所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述形成内电极于所述M个P-N结单元预制体中的相邻的两个P-N结单元预制体之间包括:形成碳纳米管阵列于所述每个P-N结单元预制体的第一表面或者第二表面；通过浸润或者蒸镀的方法将一导电材料与碳纳米管阵列复合得到碳纳米管阵列复合材料，所述碳纳米管阵列复合材料中导电材料复合于碳纳米管阵列中的碳纳米管与碳纳米管之间的缝隙中。
8.如权利要求7所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述导电材料为聚合物导电复合材料或者低熔点金属材料。
9.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述切割的方法为激光切割。
10.一种太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤: 提供多个P-N结单元预制体，每个P-N结单元预制体包括层叠且接触设置的第一半导体层以及第二半导体层； 将多个P-N结单元预制体沿一直线串联设置，相邻的P-N结单元预制体之间形成碳纳米管阵列，形成太阳能电池预制体，使碳纳米管阵列中碳纳米管的两端分别连接相邻的P-N结单元预制体；以及沿平行与所述直线方向切割所述太阳能电池预制体。
11.如权利要求10所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，在太阳能电池预制体垂直于所述直线的 两端分别设置一第一收集电极与第二收集电极。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤步骤a，提供M个P-N结单元预制体，M大于等于2，每个P-N结单元预制体包括层叠且接触设置的一第一硅层基材以及一第二硅层基材；步骤b，形成一内电极于所述M个P-N结单元预制体中的相邻两个P-N结单元预制体之间，所述内电极中至少一个内电极包括一碳纳米管阵列，以得到M个P-N结单元结构体；以及步骤c，将所述M个P-N结单元结构体由第一个至第M个P-N结单元结构体依次沿一直线层叠并排结合，使每相邻的两个P-N结单元预制体通过一个内电极连接在一起。本发明制备的太阳能电池具有较高的光电转换效率。
文档编号H01L31/0224GK103165742SQ20111042193
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者金元浩, 李群庆, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司