一种太阳能电池结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池领域，具体设及一种太阳能电池结构及其制作方法。
【背景技术】
[000引如图1和图2所示的普通太阳能电池的结构，从下至上依次有下电极层1、铁电材 料层2和上电极层3。上电极层3和下电极层1分别通过导线与外接设备连接。对于图1来 说，铁电材料层相对比较薄，例如500nm，下电极层面积比较大，例如边长为1cm的正方形， 上电极层边长为200ym的正方形。在该样的尺度下，用外电场将铁电材料极化之后，在上、 下两个电极之间会产生退极化场。由于上电极层、铁电材料层、下电极层=者就构成平行板 电容器，而上、下电极层的边长远大于铁电层材料的厚度，因此铁电材料层中的电场5可W 近似看成均匀分布的，且垂直于上、下电极层，如图1所示。在铁电材料层中由于光照所激 发的载流子（电子、空穴）在电场下就会分离，向两个电极层聚集，产生光电压。由于电场 是均匀分布，且垂直于上、下电极层的，因此被电场分离的载流子数量N为：
[0003] N=n〇XV(1)
[0004] 式中；n。时光激发的载流子浓度（单位体积中的载流子个数）。
[0005] 该里假设在铁电材料中载流子浓度n。为恒定值，与位置无关。公式（1)中体积V =SXd为均匀电场下所包围的体积，S是上电极层面积（下电极层面积比上电极层面积 大很多，电容器的有效面积为上电极层的面积），d是铁电材料的厚度。
[0006] 从公式（1)中可知，被电场分离的载流子数量正比于被电场包围的体积，对光伏 效应的强弱起决定性作用。
[0007] 因此，欲增强光伏效应，在不改变图1结构中尺寸的情况下，我们可W通过改变电 场的分布来实现从公式（1)中体积V的增大，从而增加被电场分离的载流子数量N，最终达 到增强光伏效应的效果。
【发明内容】
[000引为了解决现有普通太阳能电池光电转化效率低的问题，本发明提供一种太阳能电 池结构，将普通太阳能电池结构中的下电极层改变，下电极层设置在上电极层的外围，下电 极层可W完全包围或者部分包围上电极层在下电极层上的投影，使铁电材料层中电场的分 布不再是均匀的、垂直于上下电极层的，而是发散的、不垂直于上下电极层表面的，从而增 加被电场分离的载流子数量，最终达到增强光伏效应的效果。
[0009] 本发明通过W下技术方案实现：
[0010] 一种太阳能电池结构，包括上电极层和下电极层W及设置在上电极层和下电极层 之间的铁电材料层，所述下电极层设置在上电极层的外围。
[0011] 进一步，所述下电极层完全包围上电极层在下电极层上的投影。
[0012] 进一步，所述下电极层部分包围上电极层在下电极层上的投影。
[0013] 本发明的有益效果：
[0014] 本发明的太阳能电池结构，通过改变普通太阳能电池结构的下电极层，在相同铁 电材料层和上电极层的情况下，下电极层设置上电极层的外围，下电极层可W完全包围或 者部分包围上电极层在下电极层上的投影，减少了下电极层的面积，可W降低太阳能电池 的成本，同时将普通太阳能电池结构中铁电材料层中电场的分布由均匀的、且垂直于电极 表面的变为发散的、不垂直于电极表面的，从而增加被电场分离的载流子数量，最终达到增 强光伏效应的效果。
【附图说明】
[0015] 图1是普通太阳能电池与外接设备连接的主视图；
[0016] 图2是图1中太阳能电池的俯视图；
[0017] 图3是本发明的太阳能电池与外接设备连接的半剖视图；
[0018] 图4是图3中太阳能电池的俯视图；
[0019] 图5是图3中太阳能电池的仰视图；
[0020] 图6是使用本发明测试BF0/LSM0/ST0的X畑衍射图谱；
[002。 图7是用普通太阳能电池结构测得的I-V曲线图；
[002引图8是用本发明太阳能电池结构测得的I-V曲线图。
[0023] 附图标记
[0024]r-下电极层；2-铁电材料层；3-上电极层；4-外接设备；5'-电场。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
[002引如图3、图4和图5所示，一种太阳能电池结构，包括上电极层3和下电极层1W及 设置在上电极层3和下电极层r之间的铁电材料层2,所述下电极层r设置在上电极层3 的外侧。所述下电极层r完全包围上电极层3在下电极层r上的投影。所述下电极层r 部分包围上电极3层在下电极层r上的投影。从而使铁电材料层2中电场5'的分布为 发散的、不垂直于上下电极层表面的，与相同铁电材料层2和上电极层3的普通太阳能电池 结构相比，本发明的太阳能电池结构的铁电材料层中的电场体积增大，从而增加被电场分 离的载流子数量，最终达到增强光伏效应的效果。所述上电极层3和下电极层r通过导线 与外接设备4连接。本实施例中所述上电极层3设置在铁电材料层2表面的中屯、，上电极 层3和铁电材料层2均设置为正方形（显而易见也可W设置为圆形或者其他形状），下电极 层r沿所在铁电材料层表面的边缘设置为封闭的回形将上电极层3在下电极层r上的投 影完全包围（显而易见下电极层r也可在所在铁电材料层表面设置为其他封闭的形状将 上电极层3在下电极层r上的投影完全包围，或者下电极层r也可在所在铁电材料层表 面设置为其他不封闭的回形或其他形状将上电极层3在下电极层r上的投影部分包围）。 [0027]现将图1和图3中载流子的数量做一个粗略的比较：
[002引对图1而言，根据公式（1)，载流子数量为
[0029] N = n〇XV = n〇XSXd (2)
[0030] 假设上电极边长为200ym，铁电材料厚度为500皿，则载流子数量为
[0031] N = n〇X2Xl〇-i°cm3。（3)
[0032]对图3而言，根据公式（1)，载流子数量粗略估计为（其体积视为台体的体积）
[0033]
[0034] 式中；S'是上电极的面积；S是铁电材料的面积。
[00巧]将上电极边长200ym，铁电材料厚度500nm，铁电材料边长1cm带入公式（3)，则载 流子数量为
[0036] N，n〇Xl. 67Xl〇-7cm3。 妨
[0037] 对比公式做和妨可W发现，本发明装置相对于普通太阳能电池装置而言，其载 流子数量增提高了近3个量级1000倍）。如果将上电极的面积减小，则本装置的效果 更明显；将公式（4)与公式（2)相比，得到两种装置下的载流子数量之比为：
[0039]由于通常铁电材料层的边长远大于上电极边长，即有S^S'，则
[0038] (6)
[0040]
[0041] ①如果上电极层边长为lOOym，铁电材料层边长为1畑1，则本发明中载流子数量 比传统装置比起来增加1〇4倍；
[0042] ②如果铁电材料层的边长保持为1畑1，而上电极层边长减小为10ym，则本发明中 载流子数量比传统装置比起来增加1〇6倍；
[0043]