提供了用于肖特基结太阳能电池的不同系统和方法。在一个实施方式中，太阳能电池包括在半导体层上形成的网格层和在网格层上形成的离子层。离子层渗透通过网格层，并直接接触半导体层。在另一个实施方式中，太阳能电池包括在半导体层上形成的第一网格层、耦合到第一网格层的第一金属化层、通过栅电压耦合到第一金属化层的第二高表面面积导电电极、以及与第一网格层和第二高表面面积导电电极电通信的离子层。在另一个实施方式中，太阳能电池包括在半导体层上形成的栅格层以及与栅格层和半导体层电通信的离子层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】肖特基结太阳能电池的电子栅改进相关申请的交叉引用本申请要求于2010年4月27日提交的共同待审的美国临时申请第61/328，417号、标题为“肖特基结太阳能电池的电子栅改进(ELECTRONIC GATE ENHANCEMENT OFSCHOTTKY JUNCTION SOLAR CELLS)”的优先权，其全部内容据此以引用方式并入。联邦资助研究的声明本专利技术在ECCS-0824157协议下，通过国家科学基金会获得政府的支持。美国政府具有本专利技术的某些权益。附图简述本公开内容的许多方面可以通过参考以下附图来被更好地理解。附图中的组件不 必依照比例，反而，将重点放在清楚地示出本公开内容的原理上。此外，在附图中，相似的引用数字在几个图中标示对应的部分。图I是根据本公开内容的不同实施方式的太阳能电池的实施例的图示。图2A和2B是示出了根据本公开内容的不同实施方式的包含在图I太阳能电池中的金属和半导体的能级的能带图的实施例。图3是根据本公开内容的不同实施方式的图I的太阳能电池的实施方式的模拟的电流密度对电压(J-V)特性的实施例的图。图4和5是根据本公开内容的不同实施方式的在被照射时在图I的太阳能电池的实施方式上测量的J-V特性的实施例的图。图6是根据本公开内容的不同实施方式的太阳能电池的另一个实施例的图示。图7A是根据本公开内容的不同实施方式的太阳能电池的另一个实施例的图示。图7B是根据本公开内容的不同实施方式的图7A的太阳能电池的栅格层的照片。图8是根据本公开内容的不同实施方式的没有离子导体层的图I的太阳能电池的实施方式和没有离子导体层的图7A的太阳能电池的实施方式在黑暗和被照射时的J-V特性的实施例的图。图9是根据本公开内容的不同实施方式的没有离子导体层的和有离子导体层的图7A的太阳能电池的实施方式的J-V特性的实施例的图。附图说明图10A是根据本公开内容的不同实施方式的图7A的太阳能电池的实施方式的实验的J-V特性的实施例的图。图10B是根据本公开内容的不同实施方式的图7A的太阳能电池的模拟参数和几何形状的图示。图10C-10H是根据本公开内容的不同实施方式的在图7A的太阳能电池的耗尽层中生成的电场的实施例的图示。详细描述太阳能电池用于将日光转换为能量。本公开内容描述了包括纳米管膜-半导体结的太阳能电池，其具有内建电势，内建电势不仅仅随材料特性变化，而且还可以通过电子栅被更改。另外地，电子栅可以更改纳米管膜和半导体之间的结的界面偶极子，从而减小通过该结的电荷传输的势鱼。此外，电子栅可以有助于穿过耗尽层的电场，该电场提升了将电荷清除出该区域的效率，还促进了发电能力。图I是标示为太阳能电池IOOa的太阳能电池100的非限制性实施方式的透视图。太阳能电池IOOa有助于示出在此描述的不同实施方式的功能。以下将详细描述更有助于商业应用的太阳能电池100的实施方式。太阳能电池IOOa包括背接触层101和半导体层102。太阳能电池IOOa还包括在半导体层102上的绝缘层103。部分绝缘层103被蚀刻以露出半导体层102,露出的半导体层102被第一金属化层104a所包住。第一网格层106a被放置在蚀刻的部分上，从而第一网格层106a接触半导体层102和第一金属化层104a。第一网格层106a是导电的多孔网格层，其对太阳能辐射光谱的可视部分是透明的。太阳能电池IOOa还包括在绝缘层103上的第二金属化层104b。第二网格层106b接触第二金属化层104b。然而，在太阳能电池100的其它实施方式中，所包括的没有绝缘层103、没有第二金属化层104b并且没有第二网格层106b。 网格层106a和106b彼此是电隔离的。第一金属化层104a形成与第一网格层106a的接触，而第二金属化层104b形成与第二网格层106b的接触。同样的，第一网格层106a接触半导体层102，而第二网格层106b通过绝缘层103与半导体层102隔离。第一网格层106a和第一金属化层104a共同构成结电极。类似地,第二网格层106b和第二金属化层104b共同构成栅电极。在图I中描述的太阳能电池IOOa中，第一网格层106a和第二网格层106b的尺寸大致相同，并且由此具有可比较的表面积。然而，在其它实施方式中，第一网格层106a和第二网格层106b可以具有不同的形状，但是具有相似的表面积。同样的，在没有包括第二网格层106b的太阳能电池100的实施方式中，结电极和相隔较远的栅电极具有近似相同的表面积。离子导体层108覆盖以下层中的每个的至少一部分第一网格层106a、第二网格层106b、第一金属化层104a、第二金属化层104b和绝缘层103。离子导体层108还向下渗透通过第一网格层106a，并且还直接接触半导体层102。第一金属化层104a和第二金属化层104b在栅电压Ve下被电压电源120偏置。在操作中，太阳能电池100是电源。当半导体层102的表面被太阳辐射照明时，图I中示出的太阳能电池IOOa产生功率。具体地，穿越离子导体层108并通过第一网格层104a的太阳辐射(hv)造成电荷在第一金属化层104a上累积，同时造成相反的电荷在背接触层101上累积。在照明下，当没有电阻负载被电连接到第一金属化层104a和背接触层101时，第一金属化层104a和背接触层101之间的电势差被称为开路电压VQC；。当能够消耗功率的电阻负载被电连接到第一金属化层104a和背接触层101时，电流将流过负载。一旦电流流过负载，第一金属化层104a和背接触层101之间的电压将减小。负载两端的电压和流过负载的电流的乘积是由负载耗散的功率，同时还是由太阳能电池IOOa产生的功率。对于太阳能电池IOOa的固定照明，穿过负载的电流对负载两端的电压的图随着负载电阻变化，这允许提取描述太阳能电池IOOa的性能的品质因数。选择性地，源表在测量电流的时候，可以将偏压施加在第一金属化层104a和背接触层101之间。该电流对施加的偏压的图还允许提取描述太阳能电池IOOa的性能的品质因数。描述了图I的实施方式中的太阳能电池IOOa的结构和发电能力后，下面将描述可以包含在太阳能电池IOOa的层中的不同材料。半导体层102包括以下半导体材料中的一个或者多个Si (硅)、Ge (锗)和/或6&六8、0(15、2110、0(156、1102。半导体材料是掺杂的，并且在一些实施方式中，半导体材料是η-型Si。背接触层101包括与半导体层102形成低电阻欧姆接触的一个或者多个金属和/或其合金。当半导体层102包括轻掺杂的n-Si时，背接触层101可以包括，例如，钛、铝和/或镓锭。选择性地，半导体层102的背侧(即，半导体层102接触背接触层101的那一侧)可以被重掺杂，在该情况下，多数金属将形成适合的低电阻接触。在包括绝缘层103的实施方式中，例如图I中所描述的太阳能电池100a，绝缘层103可以包括例如二氧化硅(SiO2)的绝缘材料。如以下将进一步详细描述的，一些实施方式不包括绝缘层103。类似地，图I中示出的太阳能电池IOOa的第一金属化层104a和第二金属化层104b可以包括以下导电材料中的一个或者多个铬(Cr)、金(Au)、钯(Pd)和铟锡氧化物 (ΙΤ0)。然而，如以下将进一步详本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·G·林兹勒，波亚·瓦德瓦，郭京，薛京善，
申请(专利权)人：佛罗里达大学研究基金会公司，
类型：
国别省市：
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