[發明專利]一種基于溶液法的多晶太陽電池的制備方法

有效

• 申請號: 201510551034.4
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105070792B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 沈鴻烈;蔣曄;蒲天
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于溶液法的多晶太陽電池的制備方法。其步驟包括：(1)利用金屬輔助化學腐蝕(MACE)技術，在硅片表面制備黑硅結構；(2)采用NSR(Nano?Structure Rebuilding)溶液對黑硅結構進行優化處理，形成均勻的倒金字塔結構；(3)在納米結構上，通過改變擴散方阻與氮化硅鈍化膜的厚度；(4)結合液相處理和PECVD技術形成氧化硅/氮化硅雙層鈍化結構。與酸制絨形成的蠕蟲狀結構相比，本發明制備的倒金字塔減反射結構具有更好的減反射效果，同時比納米黑硅結構更易于鈍化，是理想的黑硅減反射結構。采用本發明中的制備方法，可以制備出低反射率且高轉換效率的多晶太陽電池。本發明工藝簡便，與現有電池工藝相比，只增加液相處理工藝，成本低廉，適用于工業化量產。

技術領域

本發明涉及一種基于溶液法的多晶太陽電池的制備方法。利用本發明可以制備出具有低反射率和高轉換效率的納米倒金字塔多晶太陽電池，適用于太陽能光伏電池技術領域。

背景技術

晶硅太陽電池以其轉換效率和量產成本的優勢，保持在光伏行業較高的市場份額，并持續發展。為了進一步加強晶硅太陽電池的競爭力，提高轉換效率一直是研究者致力的方向。黑硅技術作為有效提高晶硅太陽電池轉換效率的技術手段，已經廣為研究。

黑硅技術發展至今，大致可以分為三個階段：第一階段，從哈佛大學的Mazur教授發現黑硅后，不同的黑硅制備技術都被廣泛研究，黑硅的制備工藝包括飛秒激光法、反應離子刻蝕法、電化學腐蝕法和金屬輔助化學腐蝕法(Metal Assited Chemical Etching，MACE)。各類減反結構的黑硅帶來了優異的減反射效果，反射率相比常規制絨技術，有了明顯的降低。然而，黑硅電池的轉換效率普遍偏低，甚至低于沒有黑硅減反射結構的常規制絨太陽電池。2012年，NREL的Jihun Oh等人[Nature Nanotechnology，2012，7(11)：743-748]制備的18.2％的單晶黑硅電池問世，他們采用四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液對黑硅表面進行微結構處理，并結合熱氧化鈍化技術，降低了黑硅由于表面積增大帶來的表面復合，并優化擴散工藝減少俄歇復合，最終提高了黑硅電池轉換效率。黑硅技術因此進入第二階段，研究者們不再一味追求低的減反射效果，而是考慮更多減反結構的優化和鈍化工藝的優化。國內的研究中，蘇大的蘇曉東課題組[Advanced Functional Materials，2014，24：6708-6716]在MACE法制備的黑硅基礎上采用高溫堿處理得到倒金字塔結構，優化電池工藝得到了18.45％轉換效率的多晶黑硅太陽電池。鈍化優異的黑硅的減反射效果能有效將增益的入射光轉變為電，從而提高了轉換效率。而當芬蘭阿爾托大學的Hele Savin課題組[NatureNanotechnology，2015，89]結合多項先進技術制備出22.1％轉換效率的黑硅太陽電池時，黑硅技術進入第三階段，晶硅太陽電池的各種先進高效技術能在黑硅上體現更好的效果。黑硅由于表面積的增大，表面復合一直是制約電池效率的問題關鍵，而全背電極接觸(Interdigitated Back Contact，IBC)電池技術在黑硅上發揮了很好的效果，且黑硅以其斜光效應，全天發電量相比同功率電池能有較大的發電量提升，應用前景相當優異。

發明內容

本發明一種基于溶液法的多晶太陽電池的制備方法。可以制備出具有低反射率和高轉換效率的納米倒金字塔多晶太陽電池。

為此，本發明提供了如下技術方案：

(1)、將多晶硅片經過標準清洗工藝，然后浸入HF(40％)∶HNO₃(70％)∶H₂O＝1∶3∶2混合溶液中進行酸制絨3min，隨后采用1％的NaOH溶液腐蝕30s去除制絨后多孔硅微結構，去除表面損傷層的同時得到光潔的表面；