[發明專利]一種石墨烯硅太陽電池及其制作方法

有效

• 申請號: 201410340422.3
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104134706A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 李鋼
• 申請（專利權）人: 山東力諾太陽能電力股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 于曉曉

技術領域

本發明屬于硅太陽電池技術領域，具體為一種石墨烯硅太陽電池及其制作方法。?

背景技術

隨著傳統燃煤發電對環境的污染，以及核電的安全問題等原因，近年來太陽能光伏行業作為一種新型綠色能源越來越受到人們的重視，尤其是晶體硅電池，因為其較高的光電轉換效率以及穩定的性能，其市場份額占到90%左右。然而與常規發電相比，太陽能電池成本比較高，導致其不能大規模應用。影響太陽能發電的因素一個是制作成本高，另一個因素是轉換效率較低。

石墨烯的問世受到越來越多的關注，很多獨特的性能正在被逐步發現并應用到很多領域。其高透光性和優異的導電性能，使石墨烯成為太陽能電池的材料提供了很好的基礎。

當前常規晶硅太陽能電池片的制造工藝一般有如下幾個步驟：化學清洗及表面織構化處理、擴散制結、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、沉積減反射膜、印刷電極、燒結。太陽能電池片在將光能轉換成電能的過程中，其內部產生的光生載流子需要通過外部印刷的電極收集并引出，然后與外部電路連接，從而將電流輸送出來。

由于目前為了降低串聯電阻，提高電流收集能力，因此現有技術的柵線遮光率達到了６％以上，降低了太陽能電池片的利用效率。除此之外，印刷電極時需要貴重金屬作為導電漿料，主柵線和副柵線覆蓋在硅片上的面積較大也必然使得導電漿料的使用增加。?

發明內容

本發明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種石墨烯硅太陽電池及其制作方法。該太陽電池可以大幅降低太陽電池的串聯電阻，提高電池收集電流的能力，從而提高電池的轉換效率。另外，因為石墨烯的導電能力很強，可以降低銀漿的使用量，達到降低成本的作用。

本發明的一種石墨烯硅太陽電池及其制作方法技術方案為，一種石墨烯硅太陽電池，由上而下依次包括以下結構：正面金屬電極、氮化硅薄膜、石墨烯薄膜、N型硅薄層、P型硅基體和背面金屬電極構成。

正面金屬電極穿透氮化硅薄膜和石墨烯薄膜與N型硅薄層接觸。

正面金屬電極為Ag電極。

氮化硅薄膜厚度為80-90nm。

石墨烯薄膜厚度為1-10nm。

N型硅薄層擴散方阻為80-90歐姆，結深0.2-0.5μm。

一種石墨烯硅太陽電池的制作方法，包括以下步驟：

（1）將P型基體單晶或多晶硅片放在化學溶液中將表面腐蝕成絨面結構；

（2）通過將磷原子高溫擴散或者磷離子注入法完成正面磷摻雜，形成N型硅薄層；

（3）通過化學溶液或等離子法對硅片進行刻蝕去邊并清洗；

（4）在N型硅薄層上制備生成石墨烯薄層；

（5）通過PECVD法鍍上氮化硅薄層；

（6）印刷正面與背面電極。

步驟（4）所述的石墨烯薄層通過化學氣相沉積法、碳化硅表面外延法、氧化減薄法、粘膠帶法或硅表面生長法來實現。

步驟（4）所述的石墨烯薄層為一層以上石墨烯。

本發明的有益效果為：

1.?石墨烯層上覆蓋氮化硅薄膜層可以實現減反射和鈍化效果，并保護石墨烯層不受污染與物理破壞；

2.?石墨烯可以作為導電材料提高電池電流，從而提高轉換效率；

3.?減少貴金屬銀電極的遮蓋面積，降低電池成本。

附圖說明：

圖1所示為本發明的基本結構示意圖。

圖中，1.正面金屬電極、2.氮化硅薄膜、3.石墨烯薄膜、4.N型硅薄層、5.P型硅基體、6.背面金屬電極。

具體實施方式：

為了更好地理解本發明，下面用具體實例來詳細說明本發明的技術方案，但是本發明并不局限于此。

實施例1

如說明書附圖圖1所示，本發明一種石墨烯硅太陽電池由上而下依次包括以下結構：正面金屬電極1、氮化硅薄膜2、石墨烯薄膜3、N型硅薄層4、P型硅基體5和背面金屬電極6構成。

所述的一種石墨烯硅太陽電池的制作方法如下：

1）將p型多晶硅片浸入HF:HNO3=2:1的混合液中進行制絨處理，在P型硅基體5表面形成絨面；

2）把制絨后的硅片放入擴散爐進行磷擴散形成N型硅薄層4，擴散溫度890℃，擴散方阻在80-90歐姆，結深約0.2-0.5μm；

3）采用HF+HNO3一定比例混合液對擴散后硅片進行刻邊處理，然后使用HF酸進行清洗及去除氧化層；