多结异质量子点阵列及其制备方法和多结异质量子点太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种多结异质量子点阵列及其制备方法，包括交错排列的硅量子点层和锗量子点层。本发明的多结异质量子点阵列制作工艺简单，能实现工业化生产，有效降低生产成本。本发明还公开了一种利用多结异质量子点阵列制备的多结异质量子点太阳能电池及其制备方法。本发明的多结异质量子点太阳能电池主要以无毒耐用丰富的硅为主要原料和当前硅太阳能生产线为基础。按照本方案执行后，太阳能芯片的转换效率将有突破性的增加，转换效率大于31%，而且能实现生产成本降低到0.5美元/瓦的目标，此电价与电网电价持平。

主权项

一种多结异质量子点太阳能电池，其特征在于：从下到上依次包括后电极、衬底、Si/Ge量子点层、保护层和前电极，所述Si/Ge量子点层为硅量子点层与锗量子点层交错排列形成，所述保护层的厚度为10～30nm，所述Si/Ge量子点层中量子点之间是通过SiO₂隔离的，量子点与量子点之间的距离为0.5‑3nm；所述的多结异质量子点太阳能电池的制备，包括以下步骤：(1)准备一个衬底，所述衬底的厚度为20～180um；(2)在步骤(1)的衬底上制备Si/Ge多层超晶格，其中，所述Si/Ge多层超晶格的总厚度为50～400nm，所述Si/Ge多层超晶格包括交替排列的硅层和锗层以及位于所述Si/Ge多层超晶格最上一层的保护层，所述硅层和所述锗层的厚度范围为2～10nm，所述保护层厚度为10～30nm；(3)将所述衬底和所述Si/Ge多层超晶格同时进行氧化，其中，氧化温度为200～700℃，氧化时间为5～30分钟，所述交替排列的硅层和锗层均形成量子点薄膜，得到多结异质量子点阵列；(4)在所述多结异质量子点阵列的衬底一侧设置后电极；(5)在所述多结异质量子点阵列的保护层一侧设置前电极。