[發明專利]一種異質結黑硅太陽能電池的制備方法

無效

• 申請號: 201110285826.3
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102290496A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 夏洋;饒志鵬;萬軍;李超波;陳波;黃成強;劉鍵;石莎莉;李勇滔
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所;中國科學院嘉興微電子儀器與設備工程中心
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

?本發明涉及太陽能電池制備技術領域，具體涉及一種異質結黑硅太陽能電池的制備方法。

背景技術

黑硅(black?silicon)是一種新電子材料。哈佛大學物理實驗室研究人員用超短波、高強度激光脈沖掃描普通的硅片，經過500次脈沖掃描后，硅片呈黑色，研究人員將這種物質命名為黑硅。它對近0.25um～2.5u?m的光，即紫外至近紅外波段的光幾乎全部吸收，具有良好的發光特性,非常適合用來取代目前硅基太陽能電池所使用的硅，不僅擴大吸收太陽能波長的范圍，而且大大提高對太陽光能的利用。

Iijima在1991年發現了碳納米管（CNT）。它是石墨的一層或少數幾層碳原子曲卷成的無縫、中空的結構。CNT具有良好的力學性能，它在某些特性方向表現出金屬性，在其他方向表現出半導體性。它具有良好的導電性能，這是由它和石墨具有相同的片層結構決定的。理論預測其導電性能取決于其管徑和管壁的螺旋角。當CNTs的管徑大于6nm時，導電性能下降；當管徑小于6nm時，CNTs可以被看成具有良好導電性能的一維量子導線。有計算認為直徑為0.7nm的碳納米管具有超導性。除此外，碳納米管還具有良好的透光性，可以透過超過90%以上的太陽光。電導率的提高有利于增強短路電流，而較大的透光特性能夠不影響太陽能電池的光吸收特性，更重要的是，碳納米管既可以作為電極又可以作為電池的材料，不僅節省了材料，而且成熟的制備工藝也有利于加速太陽能電池的研究。

若能將黑硅材料和CNT材料有機的結合，充分利用黑硅材料對光線的高吸收率以及CNT對光的透射性和高電導率，即能有效的提高太陽能電池的發電效率和短路電流。

發明內容

本發明的目的在于提供一種異質結黑硅太陽能電池的制備方法，所述方法利用碳納米管的透光性和高電導性使得制備出的太陽能電池具有較高的短路電流和轉化效率。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種異質結黑硅太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：

對硅片表面進行處理，形成黑硅；

將所述黑硅放置于原子層沉積設備反應腔中；

在所述黑硅表面生長一層鎳金屬；

向所述原子層沉積設備反應腔中通入碳氫物質，通過等離子體放電，形成碳原子，所述碳原子自發積累在所述鎳金屬表面形成碳納米管結構；

在所述碳納米管表面涂上反射增透膜，形成異質結黑硅太陽能電池。

上述方案中，所述硅片為多晶硅。

上述方案中，所述對硅片表面進行處理，形成黑硅的步驟之前還包括：所述硅片的表面經過標準液和氫氟酸清洗，在硅片表面形成硅氫鍵。

上述方案中，所述硅片的表面經過標準液和氫氟酸清洗，在硅片表面形成硅氫鍵的步驟之前還包括：對所述硅片進行摻雜，形成P型多晶硅或者N型多晶硅，摻雜濃度為10¹²-10¹⁶。

上述方案中，所述對硅片表面進行處理具體為：用飛秒激光照射所述硅片表面使其產生針狀納米結構。

上述方案中，所述在所述硅襯底表面生長一層鎳金屬具體包括：

A．向所述原子層沉積設備反應腔中通入鎳前驅體，所述鎳前驅體分解出的鎳原子吸附在所述硅襯底表面；

B．向所述原子層沉積設備反應腔中通入含氫物質，通過等離子體放電，使得含氫物質中的氫原子與所述鎳前驅體分解出來的配位基團反應，同時和所述硅襯底表面的鎳原子形成鎳氫鍵；

經過步驟A和步驟B多次交替反應后，所述硅襯底表面生長一層鎳金屬。

上述方案中，所述鎳前驅體為含鎳絡合物Ni[OC(CH₃)(C₂H₅)CH₂N(CH₃)₂]₂。

上述方案中，所述含氫物質為氨氣，所述含氫物質通入所述原子層沉積設備反應腔的流速為50sccm-400sccm，所述原子層沉積設備反應腔的等離子體放電功率為100w-1000w。

上述方案中，所述碳氫物質為乙炔，所述碳氫物質通入所述原子層沉積設備反應腔的流速為10sccm-100sccm，所述原子層沉積設備反應腔的等離子體放電功率為20w-150w，放電時間為1s。

與現有技術方案相比，本發明采用的技術方案產生的有益效果如下：