[發(fā)明專利]一種太陽能電池用N型硅片的表面鈍化方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104143588A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余學(xué)功;楊黎飛;楊德仁
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能電池用N型硅片的表面鈍化方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。

背景技術(shù)

硅太陽電池是可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的器件，其工作原理是光生電子、空穴在電池內(nèi)建電場作用下分離而產(chǎn)生電流。然而，被分離的電子，空穴在到達電極前，仍有一定的幾率發(fā)生復(fù)合導(dǎo)致電流損失，降低太陽能電池的效率。硅太陽電池結(jié)構(gòu)中，最易引起電子、空穴復(fù)合的是硅的表面，要獲得較高的電池效率，硅表面的鈍化至關(guān)重要。

表面鈍化有化學(xué)鈍化和場鈍化兩種方式，化學(xué)鈍化通過減少半導(dǎo)體表面處的懸掛鍵，減少表面的復(fù)合中心來降低載流子在表面的復(fù)合，場鈍化則通過使表面處的某一種載流子濃度減少來降低載流子在表面的復(fù)合。

目前，常用介電薄膜(如SiO₂、SiN_x、Al₂O₃)等來鈍化硅的表面，這些介電薄膜一般兼具化學(xué)鈍化和場鈍化的功能(因其與硅接觸的界面處帶有固定電荷)。例如，公開號為CN102569531A的中國專利文獻中公開了一種Al₂O₃介電薄膜鈍化多晶硅片的方法：a、將多晶硅片背面拋光；b、將多晶硅片背面用化學(xué)試劑清洗后，淋干水滴；c、低溫處理，在80-90℃下將硅片烘干，烘干時間為1h；d、使用PECVD法對多晶硅片進行等離子體Al₂O₃薄膜的沉積，沉積的Al₂O₃薄膜厚度約后在硅片表面形成厚度小于2nm的SiO₂薄膜層；e、熱處理，將沉積后的多晶硅片在400℃下進行退火處理；f、測試，對多晶硅片進行穩(wěn)定狀態(tài)下的少子壽命測試。

此類介電薄膜鈍化層一般使用物理法形成，需要使用特定的真空設(shè)備且工藝比較復(fù)雜。更重要的是，形成的介電薄膜厚度一般在幾十到上百納米，否則其鈍化效果會急劇下降。此類較厚的鈍化層不適用于基于隧穿結(jié)的太陽電池，如商業(yè)化的HIT電池和研發(fā)領(lǐng)域的肖特基結(jié)電池(如硅-石墨烯原型電池)。對此類新型的隧穿結(jié)太陽電池，成膜工藝簡單的超薄鈍化膜(<3nm)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種太陽能電池用N型硅片的表面鈍化方法，通過溶液法在硅片表面形成氧化石墨烯的鈍化薄膜，所述薄膜可以較好地鈍化硅的表面，并且允許載流子自由隧穿，將其應(yīng)用在硅-石墨烯原型電池上，可以明顯提高電池的效率。

本發(fā)明公開了一種太陽能電池用N型硅片的表面鈍化方法，包括以下步驟：

(1)N型硅片表面的親水處理；

(2)通過旋涂或?qū)訉幼越M裝的方法在親水處理后的N型硅片表面制備氧化石墨烯薄膜，再經(jīng)熱處理得到鈍化后的N型硅片。

步驟(1)中，N型硅片在經(jīng)親水處理前，先進行化學(xué)清洗處理。

所述的硅片表面的親水處理可以采用以下方法中的任意一種：

a、在RCA1溶液(NH₄OH、H₂O₂和去離子水混合液，體積比為1:1～2:5～7)中浸泡5～15min；

b、在RCA2溶液(HCl、H₂O₂和去離子水混合液，體積比為1:1～2:6～8)中浸泡5～15min；

c、在30wt％的H₂O₂溶液中浸泡5～15min；

d、在H₂SO₄和H₂O₂混合液(體積比為1～5:1)中浸泡1～5min；

e、在10wt％的稀硝酸溶液中浸泡2～5min；

f、在68wt％的濃硝酸溶液中浸泡1～3min。

作為優(yōu)選，步驟(2)所述的旋涂方法，具體步驟為：

a、配制0.005～0.1mg/ml的氧化石墨烯分散液，分散介質(zhì)為去離子水、乙醇、異丙醇中的至少一種；

b、將步驟a制備的氧化石墨烯分散液滴在親水處理后的N型硅片表面，鋪展后，在N型硅片表面旋涂形成氧化石墨烯薄膜，旋涂轉(zhuǎn)速為500～3000rpm，時間為30～60s，氧化石墨烯薄膜的厚度可通過旋涂的次數(shù)控制。

通過控制旋涂的次數(shù)可以精確的調(diào)控N型硅片表面形成氧化石墨烯薄膜的厚度。

作為優(yōu)選，步驟(2)所述的層層自組裝的方法，具體步驟為：