一種半導(dǎo)體太陽電池表面的多層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟：步驟1：在半導(dǎo)體太陽能電池的表面生長一層第一介質(zhì)膜；步驟2：在第一介質(zhì)膜上生長一層金屬納米顆粒；步驟3：在金屬納米顆粒的上面再生長一層第二介質(zhì)膜，并對第二介質(zhì)膜進(jìn)行平坦化處理；步驟4：在第二介質(zhì)膜上生長一層金屬納米顆粒；步驟5：重復(fù)步驟3和步驟4，使在第一介質(zhì)膜的表面重復(fù)交替生長金屬納米顆粒和第二介質(zhì)膜，最后一層為金屬納米顆粒。本發(fā)明專利技術(shù)通過改變不同層上金屬納米顆粒的尺寸和種類可以擴(kuò)展表面等離子體對入射光的作用范圍。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及表面等離子體
，提出利用多層表面等離子體結(jié)構(gòu)減小入射光反射，為提高太陽能電池光吸收提供了一種新的結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
太陽能電池發(fā)電成本同傳統(tǒng)火力、水力發(fā)電成本相比很高。為了提高太陽能電池的競爭力必須提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率和降低成本。高效薄膜太陽能電池可以節(jié)省大量 材料，成本可大幅降低。發(fā)展高效薄膜太陽能將成為未來光伏研發(fā)的重點(diǎn)方向。對薄膜電池來說，長波長光吸收較弱，特別是非直接帶隙半導(dǎo)體材料(比如硅)。因此，增強(qiáng)薄膜電池光吸收對提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率至關(guān)重要。傳統(tǒng)電池可以用減反膜結(jié)構(gòu)、表面金字塔結(jié)構(gòu)減小太陽光反射，增加光吸收。但是，這些方法對薄膜電池并不適用。最近，利用金屬納米顆粒激發(fā)表面等離子體激元增強(qiáng)薄膜電池、有機(jī)半導(dǎo)體電池光吸收成為光伏研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。貴金屬(Au、Ag、Cu、Al等)納米顆粒激發(fā)的表面等離子體共振頻率主要在太陽光譜的可見光和紅外區(qū)域，可以利用表面等離子體激元增強(qiáng)太陽電池光吸收。入射光受表面等離子體作用，大部分入射光將被散射進(jìn)入折射率較大的介質(zhì)中。另外，散射光進(jìn)入電池光吸收層時(shí)入射角范圍很大，吸收層中光程大大延長。表面等離子體激元獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)在光伏電池領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。然而，表面等離子體作用對入射光的作用范圍相對集中，主要在表面等離子體共振峰附近。由于半導(dǎo)體太陽能電池的吸收譜較寬(比如晶體硅太陽能電池的光吸收譜在300nm-l IOOnm之間)，單層表面等離子體不可能有效散射所有的入射光。表面等離子體特性強(qiáng)烈依賴于顆粒的尺寸、材料等特性，本專利技術(shù)提出的多層表面等離子體結(jié)構(gòu)通過改變各層顆粒的尺寸、種類大大擴(kuò)展了對入射光的作用波段，對于提高半導(dǎo)體太陽能電池的光吸收有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于，提供了一種半導(dǎo)體太陽電池表面的多層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的制備方法。由于不同尺寸、不同種類金屬納米顆粒激發(fā)的表面等離子體僅對特定范圍入射光起作用，本專利技術(shù)通過改變不同層上金屬納米顆粒的尺寸和種類可以擴(kuò)展表面等離子體對入射光的作用范圍。本專利技術(shù)提供一種半導(dǎo)體太陽電池表面的多層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟步驟I :在半導(dǎo)體太陽能電池的表面生長一層第一介質(zhì)膜；步驟2 :在第一介質(zhì)膜上生長一層金屬納米顆粒；步驟3 :在金屬納米顆粒的上面再生長一層第二介質(zhì)膜，并對第二介質(zhì)膜進(jìn)行平坦化處理；步驟4 :在第二介質(zhì)膜上生長一層金屬納米顆粒；步驟5 :重復(fù)步驟3和步驟4，使在第一介質(zhì)膜的表面重復(fù)交替生長金屬納米顆粒和第二介質(zhì)膜，最后一層為金屬納米顆粒。其中該第一介質(zhì)膜的材料為二氧化硅或氮化硅，厚度為lnm-100nm。其中金屬納米顆粒的材料為金、銀、銅或鋁，其半徑為10nm-150nm。其中第二介質(zhì)膜的材料為二氧化硅或氮化硅，其厚度大于金屬納米顆粒的直徑。其中所述的重復(fù)步驟3和步驟4的次數(shù)為8-10次。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下積極效果I、由于單層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的顆粒尺寸單一，表面等離子體僅對某一范圍的入射光起作用。本專利技術(shù)通過調(diào)整多層納米顆粒的尺寸，擴(kuò)展了表面等離子體對入射光的作用范圍；2、由于單層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的顆粒材料單一，一定尺寸的納米顆粒激發(fā)的表面等離子體僅對一定范圍的入射光起作用。本專利技術(shù)通過調(diào)整多層納米顆粒的種類，擴(kuò)展了表面等離子體對入射光的作用范圍；3、同時(shí)改變金屬納米顆粒的尺寸和種類可大大擴(kuò)展表面等離子體對入射光的作用范圍。附圖說明為使本專利技術(shù)的目的、內(nèi)容、優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面將參照附圖結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明如后，其中圖I為本專利技術(shù)太陽能電池表面雙層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的制作方法流程圖；圖2為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式請參閱圖I和圖2所示，本專利技術(shù)提供一種半導(dǎo)體太陽電池表面的多層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟步驟I :在半導(dǎo)體太陽能電池I的表面(正面或者反面均可)生長一層第一介質(zhì)膜2，該第一介質(zhì)膜2的材料為二氧化硅或氮化硅，厚度為lnm-100nm。該膜把太陽電池與金屬納米顆粒分開，降低太陽電池表面載流子復(fù)合速率。本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程與太陽電池制備過程無關(guān)，因此幾乎所有太陽能電池都可以使用本專利技術(shù)提高入射光進(jìn)入電池光吸收層的效率；步驟2 :在第一介質(zhì)膜2上生長一層金屬納米顆粒3，該金屬納米顆粒3的材料為金、銀、銅或鋁，其半徑為10nm-150nm。金屬納米顆粒在入射光的激發(fā)下形成表面等離子體，將入射光定向地散射進(jìn)入太陽電池內(nèi)部；；步驟3 :在金屬納米顆粒3的上面再生長一層第二介質(zhì)膜4，然后對介質(zhì)膜進(jìn)行平坦化處理。該第二介質(zhì)膜4的材料為二氧化硅或氮化硅，其厚度大于金屬納米顆粒3的直徑;步驟4 :在第二介質(zhì)膜4上生長一層金屬納米顆粒3 ；步驟5 :重復(fù)步驟3和步驟4，使在第一介質(zhì)膜2的表面重復(fù)交替生長金屬納米顆粒3和第二介質(zhì)膜4，最后一層為金屬納米顆粒3，所述的重復(fù)步驟3和步驟4的次數(shù)為8-10次。以上所述，僅為本專利技術(shù)中的具體實(shí)施方式，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本專利技術(shù)所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本專利技術(shù)的包含范圍之內(nèi)。因此，本專利技術(shù)的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。 ·本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體太陽電池表面的多層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟：步驟1：在半導(dǎo)體太陽能電池的表面生長一層第一介質(zhì)膜；步驟2：在第一介質(zhì)膜上生長一層金屬納米顆粒；步驟3：在金屬納米顆粒的上面再生長一層第二介質(zhì)膜，并對第二介質(zhì)膜進(jìn)行平坦化處理；步驟4：在第二介質(zhì)膜上生長一層金屬納米顆粒；步驟5：重復(fù)步驟3和步驟4，使在第一介質(zhì)膜的表面重復(fù)交替生長金屬納米顆粒和第二介質(zhì)膜，最后一層為金屬納米顆粒。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種半導(dǎo)體太陽電池表面的多層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟 步驟I:在半導(dǎo)體太陽能電池的表面生長一層第一介質(zhì)膜； 步驟2 :在第一介質(zhì)膜上生長一層金屬納米顆粒； 步驟3 :在金屬納米顆粒的上面再生長一層第二介質(zhì)膜，并對第二介質(zhì)膜進(jìn)行平坦化處理； 步驟4 :在第二介質(zhì)膜上生長一層金屬納米顆粒； 步驟5 :重復(fù)步驟3和步驟4，使在第一介質(zhì)膜的表面重復(fù)交替生長金屬納米顆粒和第二介質(zhì)膜，最后一層為金屬納米顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體太陽電池表面的多層金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐銳，王曉東，時(shí)彥朋，劉雯，徐曉娜，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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