一种大开路电压纳米异质结太阳能电池的制作方法

本实用新型涉及纳米太阳能电池领域，具体的说涉及一种大开路电压纳米异质结太阳能电池。

背景技术：
：

世界常规能源供应短缺危机日益严重，化石能源的大量开发利用已成为造成自然环境污染和人类生存环境恶化的主要原因之一，寻找新兴能源已成为世界热点问题。在各种新能源中，太阳能光伏发电具有无污染、可持续、总量大、分布广、应用形式多样等优点，受到世界各国的高度重视。

开路电压是表征太阳能电池的重要参数。大开路电压是获得高转换效率的基础，大开路电压可以促进高能光子的吸收从而提高对太阳光的利用率。另外，大开路电压是大输出电压的基础，这使得大开路电压太阳能电池有诸多特殊应用，如太阳能手机充电器等。对于太阳能电池组件来说，大开路电压可以减少串联器件数量，从而缩小电池体积，更容易实现轻便型太阳能电池的制造。

但是目前各种太阳能电池的开路电压都明显偏低。第一代太阳能电池中的单晶硅和多晶硅电池的开路电压仅为0.7V左右，目前所报道的非晶硅电池最高只为0.85V。第二代薄膜太阳能电池中的砷化镓电池和碲化镉电池由于禁带宽度较大可以使开路电压提高至1V和0.85V，铜铟硒化物和铜铟镓硒化物电池则只有0.7V左右。第三代中的染料敏化太阳能电池只有0.73V左右。由此可见，长期的研发投入并未使上述各类电池开路电压低的缺点得以改善。

技术实现要素：
：

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种大开路电压纳米异质结太阳能电池，旨在获得具有大开路电压的纳米异质结太阳能电池。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种大开路电压纳米异质结太阳能电池，其特征在于：包括衬底层(1)，所述衬底层(1)之上设有p-型半导体纳米线(2)，所述p-型半导体纳米线(2)的一端之上设有金电极(3)，所述p-型半导体纳米线(2)的另一端之上设有钝化层(4)，所述钝化层(4)之上设有n-型半导体薄膜(5)，所述n-型半导体薄膜(5)之上设有钛电极(6)。

作为优选，所述衬底层(1)为石英玻璃、带有氧化层的硅片、蓝宝石衬底或者PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)柔性衬底。

作为优选，所述的p-型半导体纳米线(2)为p-型硒化锌(ZnSe)纳米线；所述的p-型半导体纳米线(2)的直径为150-250纳米，长度为15-25微米，空穴浓度为10¹⁸-10¹⁹cm^-3；所述的p-型半导体纳米线(2)在衬底层(1)之上呈水平阵列排布，p-型半导体纳米线平行间隔为1-5微米。

作为优选，所述金电极(3)厚度为50-100纳米。

作为优选，所述钝化层(4)为氮化硅(Si₃N₄)或氧化铝(Al₂O₃)层；所述钝化层(4)厚度为4-8纳米；所述钝化层(4)将p-型半导体纳米线(2)的一端均匀包裹。

作为优选，所述n-型半导体薄膜(5)为n-型硫化镉(CdS)薄膜；所述n-型半导体薄膜(5)的厚度为40-100纳米。

作为优选，所述钛电极(6)的厚度为20-40纳米。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益结果：

本实用新型中，选取具有优良光电性质且具有宽带隙结构的p-型硒化锌纳米线和n-型硫化镉薄膜，两者构建出具有大内建电势差的纳米异质结；本实用新型中，采取在p-型半导体纳米线和n-型半导体薄膜之间置入钝化层以减少纳米异质结界面缺陷态数量，进而降低纳米异质结结区漏电流以提高器件的开路电压；上述纳米异质结太阳能电池的开路电压可达1V以上，最高可达1.5V。

附图说明：

图1是本实用新型的横向剖面结构示意图。

图2是本实用新型的纵向剖面结构示意图。

具体实施方式：

参照图1和图2，本发明包括衬底层(1)、p-型半导体纳米线(2)、金电极(3)、钝化层(4)、n-型半导体薄膜(5)、钛电极(6)，其中衬底层(1)之上设有p-型半导体纳米线(2)，所述p-型半导体纳米线(2)的一端之上设有金电极(3)，所述p-型半导体纳米线(2)的另一端之上设有钝化层(4)，所述钝化层(4)之上设有n-型半导体薄膜(5)，所述n-型半导体薄膜(5)之上设有钛电极(6)。所述衬底层(1)为石英玻璃、带有氧化层的硅片、蓝宝石衬底或者PET柔性衬底；所述p-型半导体纳米线(2)为p-型硒化锌(ZnSe)纳米线，其直径为150-250纳米，长度为15-25微米，空穴浓度为10¹⁸-10¹⁹cm^-3；所述p-型半导体纳米线(2)在衬底层(1)之上呈水平阵列排布，p-型半导体纳米线平行间隔为1-5微米；所述金电极(3)厚度为50-100纳米；所述钝化层(4)为氮化硅(Si₃N₄)或氧化铝(Al₂O₃)层，厚度为4-8纳米；所述n-型半导体薄膜(5)为n-型硫化镉(CdS)薄膜，其厚度为40-100纳米；所述钛电极(6)的厚度为20-40纳米。

以下给出制作一种大开路电压纳米异质结太阳能电池的三个实施例：

实施例1：

制作衬底层为石英玻璃，金电极厚度为50纳米，钝化层为氮化硅且厚度为4纳米，n-型硫化镉薄膜厚度为45纳米，钛电极厚度为20纳米的大开路电压纳米异质结太阳能电池。

该实施例在标准模拟光源下测试可得其开路电压为1.3V、转换效率为5.27％。

实施例2：

制作衬底层为带有氧化层的硅片，金电极厚度为70纳米，钝化层为氧化铝且厚度为6纳米，n-型硫化镉薄膜厚度为60纳米，钛电极厚度为30纳米的大开路电压纳米异质结太阳能电池。

该实施例在标准模拟光源下测试可得其开路电压为1.5V、转换效率为4.70％。

实施例3：

制作衬底层为PET柔性衬底，金电极厚度为90纳米，钝化层为氮化硅且厚度为8纳米，n-型硫化镉薄膜厚度为80纳米，钛电极厚度为35纳米的大开路电压纳米异质结太阳能电池。

该实施例在标准模拟光源下测试可得其开路电压为1.05V、转换效率为3.40％。