[發明專利]多彩太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710080923.6
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106876592B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 劉敏;李新化;史同飛;馬文霞;王玉琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 任崗生

本發明公開了一種多彩太陽能電池及其制備方法。電池為硅襯底上置有表面形成PN結的有序硅納米線陣列，其中，硅納米線的直徑為50?120nm、周期為500?1500nm，表面覆有厚1?200nm的介質層；方法為先于硅襯底表面使用納米球模板法或電子束曝光法或納米壓印技術制作有序掩模后，使用濕法工藝或反應離子刻蝕的博世工藝于其上刻蝕出有序納米線陣列，再使用擴散工藝對其上置有有序硅納米線陣列的硅襯底進行表面摻雜硼元素，之后，于得到的其上置有表面形成PN結的有序硅納米線陣列的硅襯底上使用化學氣相沉積法或電子束蒸發法或原子層沉積技術或旋涂法制作介質層后，于其上制作電極，制得目的產物。它可極易于廣泛地商業化應用于城市中的光伏發電系統。

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池及制備方法，尤其是一種多彩太陽能電池及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著光伏行業的不斷發展，市場對光伏產品提出了更高的要求。將光伏產品集成在建筑屋頂、外墻屋頂、幕墻等處，以便將其與建筑集成一體化是光伏行業發展的主要方向。由于光伏方陣與建筑的結合不占用額外的地面空間，是光伏發電系統在城市中廣泛應用的最佳安裝方式，因而倍受關注。目前，由于光伏組件一般為藍色或黑色，當這些光伏組件用于同建筑物一體化時，色彩就顯得比較單調，和許多建筑物搭配不相協調，在建筑外觀設計中非常單一，影響了建筑物的美感。近期，人們為了使光伏電池組件與建筑結構實現更完美的融合，在改變光伏電池組件的顏色上作了一些有益的嘗試和努力，如中國發明專利申請CN 102194918 A于2011年9月21日公布的一種彩色太陽能電池的制備方法。該發明專利申請中提及的彩色太陽能電池為傳統的硅電池表面覆有氟化鎂和氧化釔組成的彩色復合薄膜(介質層)；制備方法為選取氟化鎂顆粒和氧化釔顆粒作為蒸發源，使用電子束蒸發設備對晶體硅電池片的表面進行蒸發鍍膜，從而獲得產物。這種產物雖可用作彩色太陽能電池，卻和其制備方法都存在著不足之處，首先，產物中的氟化物和氧化釔的價格偏高，使產物的制造成本難以降低，制約了其商業化的應用；其次，制備方法也不能降低制造的成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種結構合理、實用的多彩太陽能電池。

本發明要解決的另一個技術問題為提供一種上述多彩太陽能電池的制備方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：多彩太陽能電池包括硅襯底和其上的介質層，特別是，

所述硅襯底上置有表面形成PN結的有序硅納米線陣列；

所述組成有序硅納米線陣列的硅納米線的線直徑為50-120nm、線周期為500-1500nm；

所述介質層覆于硅納米線上，其為厚1-200nm的氧化硅層，或氟化鎂層，或氧化鋯層，或氧化鋁層，或聚-3己基噻吩有機半導體層。

作為多彩太陽能電池的進一步改進：

優選地，有序硅納米線陣列中的硅納米線呈六方分布，或正方分布。

優選地，硅納米線的線長為500-3000nm。

優選地，硅襯底為單晶硅襯底，或多晶硅襯底。

為解決本發明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為：上述多彩太陽能電池的制備方法包括硅襯底的清洗，特別是主要步驟如下：

步驟1，先于硅襯底表面使用納米球模板法或電子束曝光法或納米壓印技術制作有序掩模，再于表面覆有有序掩模的硅襯底上使用濕法工藝或反應離子刻蝕的博世工藝刻蝕出有序納米線陣列，得到其上置有有序硅納米線陣列的硅襯底；

步驟2，先使用擴散工藝對其上置有有序硅納米線陣列的硅襯底進行表面摻雜硼(B)元素，再于得到的其上置有表面形成PN結的有序硅納米線陣列的硅襯底上使用化學氣相沉積法或電子束蒸發法或原子層沉積技術或旋涂法制作介質層，得到中間產物；