一種太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，公開一種太陽能電池及其制備方法，該太陽能電池的制備方法包括以下步驟：在襯底上形成第一電極層；在第一電極層上形成n型半導(dǎo)體薄膜；在n型半導(dǎo)體薄膜上形成鍺薄膜，利用功能化元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚?，以獲得具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的p型半導(dǎo)體薄膜，所述n型半導(dǎo)體薄膜與具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的p型半導(dǎo)體薄膜配合形成p-n結(jié)；在p型半導(dǎo)體薄膜上形成第二電極層。通過該太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池的電能轉(zhuǎn)化效率較高。
【專利說明】一種太陽能電池及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種太陽能電池及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]能源問題一直是影響人類生存和發(fā)展的熱點(diǎn)問題。長(zhǎng)期以來，太陽能作為一種新型綠色能源受到廣泛重視，人們不斷加大對(duì)各種太陽能電池如晶體硅太陽能電池、非晶硅薄膜太陽電池、染料敏化太陽電池和有機(jī)太陽電池，以及以銅銦鎵砸等新型材料為基礎(chǔ)的薄膜太陽能電池的開發(fā)力度。目前，占據(jù)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位的、以多晶硅為材料的第一代太陽能電池的電能轉(zhuǎn)化效率很低，僅約15%。因此，如何提供一種電能轉(zhuǎn)化效率高的太陽能電池，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種太陽能電池及其制備方法，通過該太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池的電能轉(zhuǎn)化效率較高。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0005]一種太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0006]在襯底上形成第一電極層；
[0007]在第一電極層上形成η型半導(dǎo)體薄膜；
[0008]在η型半導(dǎo)體薄膜上形成鍺薄膜，利用功能化元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚?，以獲得具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜，所述η型半導(dǎo)體薄膜與具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜配合形成ρ-η結(jié)；
[0009]在P型半導(dǎo)體薄膜上形成第二電極層。
[0010]通過上述太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池中，η型半導(dǎo)體薄膜和具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜形成同質(zhì)Ρ-η結(jié)或異質(zhì)Ρ-η結(jié)，光子被半導(dǎo)體材料吸收形成光生載流子(空穴和電子)，空穴和電子在ρ-η結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)作用下向相反方向移動(dòng)富集，一旦接通電路，便有電流形成，即實(shí)現(xiàn)太陽能電池功能。由于拓?fù)浒雽?dǎo)體其邊緣電阻率理論值可以達(dá)到零，所以，具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜在載流子輸運(yùn)過程中，由于電阻效應(yīng)而形成的熱損失為零，從而理論上能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的太陽能電池，即太陽能電池的電能轉(zhuǎn)化效率較高。
[0011 ] 因此，通過上述太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池的電能轉(zhuǎn)化效率較高。
[0012]優(yōu)選地，所述形成鍺薄膜，具體為:
[0013]采用原子層沉積工藝形成鍺薄膜；或者，
[0014]采用化學(xué)氣相沉積工藝形成鍺薄膜；或者，
[0015]采用機(jī)械剝離轉(zhuǎn)移工藝形成鍺薄膜；或者，
[0016]采用磁控濺射工藝形成鍺薄膜；或者，
[0017]采用脈沖激光沉積工藝形成鍺薄膜。
[0018]優(yōu)選地，所述功能化元素為氟元素、氯元素、溴元素或碘元素。
[0019]優(yōu)選地，所述利用功能化元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚恚垣@得具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜，具體包括:利用氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以獲得鹵化鍺薄膜。
[0020]優(yōu)選地，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，具體為:
[0021]采用氣相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化；或者，
[0022]采用液相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化；或者，
[0023]采用表面修飾方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化；或者，
[0024]采用等離子體處理方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化。
[0025]優(yōu)選地，所述η型半導(dǎo)體薄膜為η型娃薄膜、η型石墨稀薄膜、或者η型鍺薄膜。
[0026]優(yōu)選地，
[0027]當(dāng)所述η型半導(dǎo)體薄膜為η型娃薄膜時(shí)，所述在第一電極層上形成η型半導(dǎo)體薄膜，具體包括:在溫度為200?400攝氏度的條件下，采用化學(xué)氣相沉積工藝在第一電極層上沉積厚度為150nm的硅薄膜，并且通過摻雜工藝向所述硅薄膜內(nèi)摻雜氮元素、以形成η型半導(dǎo)體薄膜；
[0028]當(dāng)所述η型半導(dǎo)體薄膜為η型石墨稀薄膜時(shí)，所述在第一電極層上形成η型半導(dǎo)體薄膜，具體包括:采用原子層沉積工藝在第一電極層上形成厚度為Inm的石墨烯薄膜，并采用摻雜工藝向石墨烯薄膜內(nèi)摻雜氮元素、以形成η型半導(dǎo)體薄膜；
[0029]當(dāng)所述η型半導(dǎo)體薄膜為η型鍺薄膜時(shí)，所述在第一電極層上形成η型半導(dǎo)體薄膜，具體包括:采用機(jī)械剝離轉(zhuǎn)移工藝在第一電極層上形成第一鍺薄膜，并對(duì)第一鍺薄膜進(jìn)行氮元素?fù)诫s激活、以形成η型半導(dǎo)體薄膜。
[0030]優(yōu)選地，采用液相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括:在液溴氛圍下對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，液溴濃度為1%?10%，處理溫度為40?80攝氏度，以形成溴化鍺薄膜。
[0031 ] 優(yōu)選地，采用氣相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括:
[0032]在碘氣氛圍下、氣體壓力為I?10帕、處理溫度為60?100攝氏度時(shí)對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以形成碘化鍺薄膜；或者，
[0033]在溴氣氛圍下、在氣體壓力為I?10帕、處理溫度為50?400攝氏度時(shí)對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以形成溴化鍺薄膜；或者，
[0034]在氯氣氛圍中、處理溫度為50?400攝氏度時(shí)對(duì)鍺薄膜退火lOmin，以形成氯化鍺薄膜。
[0035]優(yōu)選地，采用氣相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括:在BCl3氣體的氛圍下對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，氣體壓力為I?10帕，處理溫度為250?350攝氏度，并在鹵素氣體氛圍下90?130攝氏度退火，以形成氯化鍺薄膜。
[0036]優(yōu)選地，采用表面修飾方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括:將含有齒素的有機(jī)膠體材料涂布在襯底上；將所述襯底涂有有機(jī)膠體材料的一側(cè)貼壓在鍺薄膜上，以使得有機(jī)膠體中的鹵素原子轉(zhuǎn)移到鍺薄膜上，從而實(shí)現(xiàn)鍺薄膜的鹵化。
[0037]優(yōu)選地，采用等離子體處理方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括:在電感耦合等離子體或者反應(yīng)離子蝕刻設(shè)備中，采用鹵元素等離子體轟擊鍺薄膜表面，以使得鹵元素等離子體吸附在鍺薄膜中，從而實(shí)現(xiàn)鍺薄膜的鹵化。
[0038]優(yōu)選地，所述功能化元素為氫元素、氮元素、硼元素或硫元素。
[0039]一種太陽能電池，包括在襯底上依次形成的第一電極層、η型半導(dǎo)體薄膜、具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性且含有鍺元素的Ρ型半導(dǎo)體薄膜、第二電極層，其中，所述η型半導(dǎo)體薄膜與具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的Ρ型半導(dǎo)體薄膜配合形成ρ-η結(jié)。
[0040]優(yōu)選地，所述ρ型半導(dǎo)體薄膜為利用氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化形成的鹵化鍺薄膜。
[0041]優(yōu)選地，所述鹵化鍺薄膜的厚度為0.5?10nm。
[0042]優(yōu)選地，
[0043]所述鹵化鍺薄膜為單原子層鹵化鍺薄膜；或者，
[0044]所述鹵化鍺薄膜為雙原子層鹵化鍺薄膜；或者，
[0045]所述鹵化鍺薄膜為多原子層鹵化鍺薄膜。
[0046]優(yōu)選地，所述ρ型半導(dǎo)體薄膜為利用氫元素、氮元素、硼元素或硫元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚硇纬傻耐負(fù)浒雽?dǎo)體薄膜。
[0047]優(yōu)選地，所述η型半導(dǎo)體薄膜的厚度為100?5000nm。
[0048]優(yōu)選地，所述第一電極層的厚度為1?500nm，第一電極層的材料為金屬材料，或者復(fù)合導(dǎo)電材料；和/或，
[0049]所述第二電極層的厚度為1?500nm，第二電極層的材料為金屬材料，或者復(fù)合導(dǎo)電材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種太陽能電池的制備方法流程圖；
[0051]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0053]請(qǐng)參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種太陽能電池的制備方法流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0055]步驟S101，在襯底1上形成第一電極層2 ；
[0056]步驟S102，在第一電極層2上形成η型半導(dǎo)體薄膜3 ；
[0057]步驟S103，在η型半導(dǎo)體薄膜3上形成鍺薄膜，利用功能化元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚?，以獲得具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的Ρ型半導(dǎo)體薄膜4，所述η型半導(dǎo)體薄膜與具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的Ρ型半導(dǎo)體薄膜配合形成ρ-η結(jié)；
[0058]步驟S104，在ρ型半導(dǎo)體薄膜4上形成第二電極層5。
[0059]通過上述太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池中，η型半導(dǎo)體薄膜3和具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜4形成太陽能電池的同質(zhì)ρ-η結(jié)或異質(zhì)ρ-η結(jié)，光子被半導(dǎo)體材料吸收形成光生載流子(空穴和電子)，空穴和電子在ρ-η結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)作用下向相反方向移動(dòng)富集，一旦接通電路，便有電流形成，即實(shí)現(xiàn)太陽能電池功能。由于拓?fù)浒雽?dǎo)體其邊緣電阻率理論值可以達(dá)到零，所以，具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜4在載流子輸運(yùn)過程中，由于電阻效應(yīng)而形成的熱損失為零，從而理論上能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的太陽能電池，即太陽能電池的電能轉(zhuǎn)化效率較高。
[0060]因此，通過上述太陽能電池的制備方法制備的太陽能電池的電能轉(zhuǎn)化效率較高。
[0061]如圖1所示，一種具體的實(shí)施例中，步驟S103中，形成鍺薄膜，具體可以通過以下方法實(shí)現(xiàn):
[0062]方式一，采用原子層沉積工藝形成鍺薄膜。
[0063]方式二，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成鍺薄膜。
[0064]方式三，采用機(jī)械剝離轉(zhuǎn)移工藝形成鍺薄膜。
[0065]方式四，采用磁控濺射工藝形成鍺薄膜。
[0066]方式五，采用脈沖激光沉積工藝形成鍺薄膜。
[0067]如圖1所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，一種具體的實(shí)施例中，步驟S103中，功能化元素具體可以為:氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素。
[0068]如圖1和圖2所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，一種具體的實(shí)施例中，步驟S103中，利用功能化元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚恚垣@得具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜4，具體包括:利用氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行齒化，以獲得齒化鍺薄膜。鹵化鍺薄膜具有典型的拓?fù)浒雽?dǎo)體的特性。
[0069]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，一種具體的實(shí)施例中，鹵化鍺薄膜可以為單原子層鹵化鍺薄膜；或者，鹵化鍺薄膜可以為雙原子層鹵化鍺薄膜；或者，鹵化鍺薄膜可以為多原子層鹵化鍺薄膜。
[0070]如圖1和圖2所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，一種優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟S102中在第一電極層2上形成的η型半導(dǎo)體薄膜3可以有多種選擇，且步驟S103中在η型半導(dǎo)體薄膜3上形成的P型半導(dǎo)體薄膜4也可以有多種選擇，如:
[0071]一種【具體實(shí)施方式】中，η型半導(dǎo)體薄膜3可以為η型硅薄膜、η型石墨烯薄膜、或者η型鍺薄膜。
[0072]在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，步驟S102中在第一電極層2上形成η型半導(dǎo)體薄膜3，具體可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):
[0073]當(dāng)η型半導(dǎo)體薄膜3為η型娃薄膜時(shí)，在第一電極層2上形成η型半導(dǎo)體薄膜3，具體包括:在溫度為200?400攝氏度的條件下，采用化學(xué)氣相沉積工藝在第一電極層2上沉積厚度為150nm的硅薄膜，并且通過摻雜工藝向硅薄膜內(nèi)摻雜氮元素、以形成η型半導(dǎo)體薄膜3 ;
[0074]當(dāng)η型半導(dǎo)體薄膜3為η型石墨稀薄膜時(shí)，在第一電極層2上形成η型半導(dǎo)體薄膜3，具體包括:采用原子層沉積工藝在第一電極層2上形成厚度為Inm的石墨烯薄膜，并采用摻雜工藝向石墨烯薄膜內(nèi)摻雜氮元素、以形成η型半導(dǎo)體薄膜3 ;
[0075]當(dāng)η型半導(dǎo)體薄膜3為η型鍺薄膜時(shí)，在第一電極層2上形成η型半導(dǎo)體薄膜3，具體包括:采用機(jī)械剝離轉(zhuǎn)移工藝在第一電極層2上形成第一鍺薄膜，并對(duì)第一鍺薄膜進(jìn)行氮元素?fù)诫s激活、以形成η型半導(dǎo)體薄膜3。
[0076]—種【具體實(shí)施方式】中，ρ型半導(dǎo)體薄膜4可以為溴化鍺薄膜、氯化鍺薄膜、或者碘化鍺薄膜。
[0077]在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，利用氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以獲得鹵化鍺薄膜，具體可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):
[0078]方式一，采用氣相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化。
[0079]具體地，上述方式一具體可以包括:
[0080]在BC13氣體的氛圍下、氣體壓力為1?10帕、處理溫度為250?350攝氏度時(shí)對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，并在鹵素氣體氛圍下90?130攝氏度退火，以形成氯化鍺薄膜；或者，
[0081]在氣體壓力為1?10帕、且溫度為60?100攝氏度的碘氣氛圍中對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以獲得碘化鍺薄膜；或者，
[0082]在氣體壓力為1?10帕，處理溫度為50?400攝氏度的溴氣氛圍下對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以獲得溴化鍺薄膜；或者，
[0083]在氯氣氛圍中、處理溫度為50?400攝氏度環(huán)境下對(duì)鍺薄膜退火lOmin，以獲得氯化鍺薄膜。
[0084]方式二，采用液相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化。
[0085]具體地，上述方式二具體可以包括:
[0086]在溫度為20?80攝氏度且液溴濃度為1 %?50 %的液溴氛圍下對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，獲得溴化鍺薄膜。
[0087]方式三，采用表面修飾方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化。
[0088]具體地，上述方式三具體可以包括:
[0089]采用含有鹵素的有機(jī)膠體材料，首先將其涂布在一個(gè)襯底上，之后將該涂有有機(jī)薄膜的襯底貼壓在已沉積鍺薄膜的基板上，利用原子團(tuán)的親水或疏水特性，使得有機(jī)薄膜中相應(yīng)的含鹵素原子團(tuán)轉(zhuǎn)移到鍺薄膜上，從而完成鍺薄膜鹵化過程。采用表面修飾工藝對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚淼姆磻?yīng)可以在接近室溫的條件下進(jìn)行。
[0090]方式四，采用等離子體處理方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化。
[0091]具體地，上述方式四具體可以包括:
[0092]采用氯氣或四氯化碳作為反應(yīng)氣體，在電感耦合等離子體(ICP)、反應(yīng)離子蝕刻(RIE)等設(shè)備中，鹵元素等離子體會(huì)轟擊鍺薄膜表面，進(jìn)而可能吸附在鍺薄膜中，從而完成鍺薄膜的鹵化過程。采用等離子體處理工藝對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚?，處理溫度較低，且可以使膜層表面更均勻。
[0093]當(dāng)然，上述兩個(gè)【具體實(shí)施方式】中列舉的η型半導(dǎo)體薄膜3和ρ型半導(dǎo)體薄膜4中，任意一種η型半導(dǎo)體薄膜3可以與任意一種ρ型半導(dǎo)體薄膜4配合以形成ρ-η結(jié)。
[0094]如圖2所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，優(yōu)選地，鹵化鍺薄膜的厚度為0.5?10nm，n型半導(dǎo)體薄膜3的厚度為100?5000nmo
[0095]如圖1所示，在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，一種具體的實(shí)施例中，步驟S102中，功能化元素還可以為氫元素、氮元素、硼元素或硫元素。
[0096]如圖2所示，本發(fā)明還提供一種太陽能電池，該太陽能電池包括在襯底1上依次形成的第一電極層2、η型半導(dǎo)體薄膜3、具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的含鍺元素的ρ型半導(dǎo)體薄膜4、第二電極層5，其中，η型半導(dǎo)體薄膜3與具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜4配合形成ρ-η結(jié)。
[0097]上述太陽能電池中，η型半導(dǎo)體薄膜3和具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜4可以配合形成太陽能電池的同質(zhì)ρ-η結(jié)或異質(zhì)ρ-η結(jié)，光子被半導(dǎo)體材料吸收形成光生載流子(空穴和電子)，空穴和電子在ρ-η結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)作用下向相反方向移動(dòng)富集，一旦接通電路，便有電流形成，即實(shí)現(xiàn)太陽能電池功能。由于拓?fù)浒雽?dǎo)體其邊緣電阻率理論值可以達(dá)到零，所以，具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜4在載流子輸運(yùn)過程中，由于電阻效應(yīng)而形成的熱損失為零，從而理論上能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的太陽能電池，即上述太陽能電池的電能轉(zhuǎn)化效率較高。
[0098]如圖2所示，一種具體的實(shí)施例中，P型半導(dǎo)體薄膜4為利用氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化形成的鹵化鍺薄膜。
[0099]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，一種具體的實(shí)施例中，鹵化鍺薄膜的厚度為0.5?10nm。
[0100]優(yōu)選地，鹵化鍺薄膜可以為單原子層鹵化鍺薄膜、雙原子層鹵化鍺薄膜或者多原子層鹵化鍺薄膜。
[0101]如圖2所示，另一種具體的實(shí)施例中，P型半導(dǎo)體薄膜4為利用氫元素、氮元素、硼元素或硫元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚硇纬傻耐負(fù)浒雽?dǎo)體薄膜。
[0102]如圖2所示，在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，一種具體的實(shí)施例中，η型半導(dǎo)體薄膜3的厚度為100?5000nm。
[0103]如圖2所示，在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，一種具體的實(shí)施例中，第一電極層2的厚度為I?500nm，第一電極層2的材料可以為金屬材料，或者復(fù)合導(dǎo)電材料；和/或，
[0104]第二電極層5的厚度為I?500nm，第二電極層5的材料可以為金屬材料，或者復(fù)合導(dǎo)電材料。
[0105]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 在襯底上形成第一電極層； 在第一電極層上形成η型半導(dǎo)體薄膜； 在η型半導(dǎo)體薄膜上形成鍺薄膜，利用功能化元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚?，以獲得具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜，所述η型半導(dǎo)體薄膜與具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜配合形成P-η結(jié)； 在P型半導(dǎo)體薄膜上形成第二電極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述形成鍺薄膜，具體為: 采用原子層沉積工藝形成鍺薄膜；或者， 采用化學(xué)氣相沉積工藝形成鍺薄膜；或者， 采用機(jī)械剝離轉(zhuǎn)移工藝形成鍺薄膜；或者， 采用磁控濺射工藝形成鍺薄膜；或者， 采用脈沖激光沉積工藝形成鍺薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述功能化元素為氟元素、氯元素、溴元素或碘元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述利用功能化元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚?，以獲得具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜，具體包括:利用氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以獲得鹵化鍺薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，具體為: 采用氣相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化；或者， 采用液相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化；或者， 采用表面修飾方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化；或者， 采用等離子體處理方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述η型半導(dǎo)體薄膜為η型硅薄膜、η型石墨烯薄膜、或者η型鍺薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于: 當(dāng)所述η型半導(dǎo)體薄膜為η型硅薄膜時(shí)，所述在第一電極層上形成η型半導(dǎo)體薄膜，具體包括:在溫度為200?400攝氏度的條件下，采用化學(xué)氣相沉積工藝在第一電極層上沉積厚度為150nm的娃薄膜，并且通過摻雜工藝向所述娃薄膜內(nèi)摻雜氮元素、以形成η型半導(dǎo)體薄膜； 當(dāng)所述η型半導(dǎo)體薄膜為η型石墨稀薄膜時(shí)，所述在第一電極層上形成η型半導(dǎo)體薄膜，具體包括:采用原子層沉積工藝在第一電極層上形成厚度為Inm的石墨烯薄膜，并采用摻雜工藝向石墨烯薄膜內(nèi)摻雜氮元素、以形成η型半導(dǎo)體薄膜； 當(dāng)所述η型半導(dǎo)體薄膜為η型鍺薄膜時(shí)，所述在第一電極層上形成η型半導(dǎo)體薄膜，具體包括:采用機(jī)械剝離轉(zhuǎn)移工藝在第一電極層上形成第一鍺薄膜，并對(duì)第一鍺薄膜進(jìn)行氮元素?fù)诫s激活、以形成η型半導(dǎo)體薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，采用液相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括:在液溴氛圍下對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，液溴濃度為1%?10%，處理溫度為40?80攝氏度，以形成溴化鍺薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，采用氣相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括: 在碘氣氛圍下、氣體壓力為I?10帕、處理溫度為60?100攝氏度時(shí)對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以形成碘化鍺薄膜；或者， 在溴氣氛圍下、在氣體壓力為I?10帕、處理溫度為50?400攝氏度時(shí)對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，以形成溴化鍺薄膜；或者， 在氯氣氛圍中、處理溫度為50?400攝氏度時(shí)對(duì)鍺薄膜退火lOmin，以形成氯化鍺薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，采用氣相方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括:在BCl3氣體的氛圍下對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，氣體壓力為I?10帕，處理溫度為250?350攝氏度，并在鹵素氣體氛圍下90?130攝氏度退火，以形成氯化鍺薄膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，采用表面修飾方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行齒化，包括:將含有齒素的有機(jī)膠體材料涂布在襯底上；將所述襯底涂有有機(jī)膠體材料的一側(cè)貼壓在鍺薄膜上，以使得有機(jī)膠體中的鹵素原子轉(zhuǎn)移到鍺薄膜上，從而實(shí)現(xiàn)鍺薄膜的鹵化。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，采用等離子體處理方法對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化時(shí)，所述對(duì)鍺薄膜進(jìn)行鹵化，包括:在電感耦合等離子體或者反應(yīng)離子蝕刻設(shè)備中，采用鹵元素等離子體轟擊鍺薄膜表面，以使得鹵元素等離子體吸附在鍺薄膜中，從而實(shí)現(xiàn)鍺薄膜的鹵化。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述功能化元素為氫元素、氮元素、硼元素或硫元素。
14.一種太陽能電池，其特征在于，包括在襯底上依次形成的第一電極層、η型半導(dǎo)體薄膜、具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性且含有鍺元素的P型半導(dǎo)體薄膜、第二電極層，其中，所述η型半導(dǎo)體薄膜與具有拓?fù)浒雽?dǎo)體特性的P型半導(dǎo)體薄膜配合形成ρ-η結(jié)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽能電池，其特征在于，所述P型半導(dǎo)體薄膜為利用氟元素、氯元素、溴元素或者碘元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行齒化形成的齒化鍺薄膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽能電池，其特征在于，所述鹵化鍺薄膜的厚度為0.5?1nm0
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽能電池，其特征在于， 所述鹵化鍺薄膜為單原子層鹵化鍺薄膜；或者， 所述鹵化鍺薄膜為雙原子層鹵化鍺薄膜；或者， 所述鹵化鍺薄膜為多原子層鹵化鍺薄膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽能電池，其特征在于，所述P型半導(dǎo)體薄膜為利用氫元素、氮元素、硼元素或硫元素對(duì)鍺薄膜進(jìn)行拓?fù)浠幚硇纬傻耐負(fù)浒雽?dǎo)體薄膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽能電池，其特征在于，所述η型半導(dǎo)體薄膜的厚度為100 ?5000nm。
20.根據(jù)權(quán)利要求14?19任一項(xiàng)所述的太陽能電池，其特征在于， 所述第一電極層的厚度為I?500nm，第一電極層的材料為金屬材料，或者復(fù)合導(dǎo)電材料-M /或，所述第二電極層的厚度為I?500nm，第二電極層的材料為金屬材料，或者復(fù)合導(dǎo)電材料。
【文檔編號(hào)】H01L31/074GK104465874SQ201410727562
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】李延釗, 喬勇, 王龍, 盧永春 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司