[發明專利]光譜散射共振調制高效晶硅太陽能電池制備方法

無效

• 申請號: 201210238085.8
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102738307A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 王成林
• 申請（專利權）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

【技術領域】

本發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制高效晶硅太陽能電池制備方法，屬于新能源技術領域。

【背景技術】

隨著世界人口的急劇增加和各國經濟的快速發展，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展的戰略性問題。目前大規模使用的傳統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重的大氣污染和溫室效應，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展。自1954年貝爾實驗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。通過數十年來的不斷發展，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在第三代的高效太陽能電池，其制作成本逐步降低，轉換效率不斷提高。

目前晶硅電池面臨著轉換效率不是很高(大規模生產能單晶在18-18.5％，多晶在16.5-17.2％之間)、價格貴等缺點，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，大規模的退出市場還需時日；因此提高轉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。根據報導，在短波長方面造成的損失達33％，如何有效地利用這些損失掉的光譜來提高效率是一項重要內容。

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

【發明內容】

為解決上述問題，本發明的目的在于提供光譜散射共振調制高效晶硅太陽能電池制備方法，其利用傳統晶體硅生產線，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構，利用Si納米晶的量子限制效應，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，使光發生共振散射而耦合到納米晶和pn結，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，進而達到高效光電轉換的目的。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：光譜散射共振調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、反兩面均有絨面結構的晶硅襯底放置入閉管式擴散爐中，對P型晶體硅襯底進行磷擴散，形成PN結；

3)、利用平板等離子增強化學氣相淀積，在表面進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化學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化學氣相淀積方法在襯底正面淀積Si₃N₄減反膜；

8)、利用絲網印刷機在晶體硅襯底背面和正面分別進行正、負電的絲網印刷，分別形成電池的正極和負極；

9)、對正極和負極退火處理，完成該光譜散射共振調制高效晶硅太陽能電池。

本發明的光譜散射共振調制高效晶硅太陽能電池制備方法進一步為：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行各向異性腐蝕。

本發明的光譜散射共振調制高效晶硅太陽能電池制備方法進一步為：所述步驟2)中進行磷擴散時所采用的擴散源為液態POCl₃，利用氮氣作為載氣對POCl₃進行氣體輸送，擴散出的雙面PN結的結深在200-500微米之間，擴散完后利用酸洗去掉正反面的磷硅玻璃。

本發明的光譜散射共振調制高效晶硅太陽能電池制備方法進一步為：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。