[發(fā)明專利]光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池制備方法

無效

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• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102738307A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王成林
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧朝陽光伏科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種太陽能電池制造工藝，具體涉及一種利用表面Si納米晶、金屬硅化物納米晶的光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池制備方法，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】

隨著世界人口的急劇增加和各國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對能源的需求越來越多；能源問題已成為一個國家長久快速發(fā)展的戰(zhàn)略性問題。目前大規(guī)模使用的傳統(tǒng)能源如石油和煤炭由于儲量有限，按目前的消耗量在幾十年后至一百多年后將會枯竭，同時目前頻繁的使用化石能源造成嚴(yán)重的大氣污染和溫室效應(yīng)，因此對清潔可再生能源的需求也越來越迫切；太陽能電池作為清潔能源的一種由此得到了快速發(fā)展。自1954年貝爾實(shí)驗(yàn)室報道第一個商品化的Si太陽能電池以來，各種太陽能電池相繼問世。通過數(shù)十年來的不斷發(fā)展，太陽能電池從第一代的單晶硅太陽能電池、第二代的薄膜太陽能電池到現(xiàn)在第三代的高效太陽能電池，其制作成本逐步降低，轉(zhuǎn)換效率不斷提高。

目前晶硅電池面臨著轉(zhuǎn)換效率不是很高(大規(guī)模生產(chǎn)能單晶在18-18.5％，多晶在16.5-17.2％之間)、價格貴等缺點(diǎn)，但晶硅(單晶和多晶)電池目前在各種太陽能電池中，其市場比重占到了90％以上，大規(guī)模的退出市場還需時日；因此提高轉(zhuǎn)換效率是降低成本的一種有效手段。從光吸收角度來看，能量大于Si禁帶寬度(1.1eV)以上的光子，特別是高能量(短波長，比如450nm左右)的光子，很大一部分由于晶格振動而損失掉。根據(jù)報導(dǎo)，在短波長方面造成的損失達(dá)33％，如何有效地利用這些損失掉的光譜來提高效率是一項(xiàng)重要內(nèi)容。

因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種先進(jìn)的光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池制備方法，其利用傳統(tǒng)晶體硅生產(chǎn)線，在制備晶體硅電池的過程中，在電池的表面制備出Si納米晶、金屬硅化物納米晶的混合結(jié)構(gòu)，利用Si納米晶的量子限制效應(yīng)，吸收高能量的光子而減少熱損失，再利用金屬硅化物納米晶的共振散射作用，使光發(fā)生共振散射而耦合到納米晶和pn結(jié)，同時利用金屬硅化物納米晶的窄帶隙特性吸收長波長光子，使得光的利用率大為提高，進(jìn)而達(dá)到高效光電轉(zhuǎn)換的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池制備方法，其包括如下工藝步驟：

1)、在P型晶體硅襯底上制備正、反絨面；

2)、正、反兩面均有絨面結(jié)構(gòu)的晶硅襯底放置入閉管式擴(kuò)散爐中，對P型晶體硅襯底進(jìn)行磷擴(kuò)散，形成PN結(jié)；

3)、利用平板等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積，在表面進(jìn)行非晶硅薄膜的沉積；

4)、利用退火爐對具有非晶硅薄膜的晶體硅襯底進(jìn)行快速熱退火，退火過程形成硅納米晶；

5)、在晶硅襯底表面淀積一薄層金屬薄膜，再利用平板等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積沉積非晶硅薄膜，從而形成金屬薄膜/非晶硅薄膜；

6)、利用退火爐熱退火的方式對具有金屬薄膜/非晶硅薄膜的硅襯底進(jìn)行退火而形成Si納米晶；

7)、利用管式或者平板式等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法在襯底正面淀積Si₃N₄減反膜；

8)、利用絲網(wǎng)印刷機(jī)在晶體硅襯底背面和正面分別進(jìn)行正、負(fù)電的絲網(wǎng)印刷，分別形成電池的正極和負(fù)極；

9)、對正極和負(fù)極退火處理，完成該光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池。

本發(fā)明的光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池制備方法進(jìn)一步為：所述步驟1)中的P型晶體硅襯底為p型125mm×125mm單晶硅片、156mm×156mm單晶硅片或156×156mm多晶硅片，其厚度為180微米至250微米之間，其放置于NaOH、Na₂SiO₃和無水乙醇混合而成的制絨液中進(jìn)行各向異性腐蝕。

本發(fā)明的光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池制備方法進(jìn)一步為：所述步驟2)中進(jìn)行磷擴(kuò)散時所采用的擴(kuò)散源為液態(tài)POCl₃，利用氮?dú)庾鳛檩d氣對POCl₃進(jìn)行氣體輸送，擴(kuò)散出的雙面PN結(jié)的結(jié)深在200-500微米之間，擴(kuò)散完后利用酸洗去掉正反面的磷硅玻璃。

本發(fā)明的光譜散射共振調(diào)制高效晶硅太陽能電池制備方法進(jìn)一步為：所述步驟3)中的所述非晶硅薄膜的厚度在1nm-30nm，沉積溫度不高于600度。