[發明專利]一種硅納米結構異質結太陽電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710854413.X
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107706248A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 王奉友;隋瑛銳;魏茂彬;范厚剛;孫云飛
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/074;H01L31/18
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 李泉宏

1.一種硅納米結構異質結太陽電池，其特征在于，依次由晶體硅納米結構襯底S、超薄氧化硅鈍化層P、無摻雜空穴傳輸層H、無摻雜電子傳輸層E、透明電極T、金屬柵線電極M1和背電極M2組成；

其中，所述晶體硅納米結構襯底S為單晶硅或多晶硅納米結構襯底，厚度為1-500μm；無摻雜空穴傳輸層H為氧化鉬、氧化鎳、氧化釩和氧化鎢中的1～4種的組合，厚度為1～50nm，光學帶隙寬度為2.5～4.5eV；無摻雜電子傳輸層E為氟化鋰、碳酸銫、氧化鎂和氟化鎂中的1～4種的組合，厚度為1～50nm；透明電極T為氧化銦錫、氧化錫、氧化鋅和氧化鈦中的1～4種的組合，厚度為10～200nm；超薄氧化硅鈍化層厚度為0.1～10nm；金屬柵線電極M1的厚度為0.1～100μm。

2.根據權利要求1所述的硅納米結構異質結太陽電池，其特征在于，晶體硅納米結構襯底S的納米結構為納米線結構、納米坑結構、納米洞結構、納米錐結構、微米金字塔與納米線復合結構或微米金字塔與納米洞復合結構中的一種。

3.根據權利要求1或2所述的硅納米結構異質結太陽電池，其特征在于，金屬柵線電極M1的材料為金、銀、銅、鐵、鋁中的1～5種的組合。

4.根據權利要求1所述的硅納米結構異質結太陽電池，其特征在于，電子傳輸層E厚度為0.1～2nm。

5.如權利要求1所述的硅納米結構異質結太陽電池的制備方法，具體步驟如下：

1)、清洗晶體硅納米結構襯底S表面；

2)、在晶體硅納米結構襯底S正反表面采用等離子體氧化法、紫外臭氧處理法或化學水熱法制備超薄氧化硅鈍化層P；

3)、選定一面，在超薄氧化硅鈍化層P上制備無摻雜空穴傳輸層H；

4)、在另外一面的超薄氧化硅鈍化層P上制備無摻雜電子傳輸層E；

5)、在無摻雜空穴傳輸層H上制備透明電極T；

6)、在透明電極T上制備金屬柵線電極M1；

7)、在無摻雜電子傳輸層E上制備背金屬電極M2；

其中，所述晶體硅納米結構襯底S為單晶硅或多晶硅納米結構襯底，厚度為1-500μm；無摻雜空穴傳輸層H為氧化鉬、氧化鎳、氧化釩和氧化鎢中的1～4種的組合，厚度為1～50nm，光學帶隙寬度為2.5～4.5eV；無摻雜電子傳輸層E為氟化鋰、碳酸銫、氧化鎂和氟化鎂中的1～4種的組合，厚度為1～50nm；透明電極T為氧化銦錫、氧化錫、氧化鋅和氧化鈦中的1～4種的組合，厚度為10～200nm；超薄氧化硅鈍化層厚度為0.1～10nm；金屬柵線電極M1的厚度為0.1～100μm。

6.根據權利要求5所述的硅納米結構異質結太陽電池的制備方法，其特征在于，步驟3)和步驟4)中可采用真空蒸發鍍膜法、旋涂法、超聲噴霧法或溶膠-凝膠法制備無摻雜電子傳輸層E和無摻雜空穴傳輸層H。

7.根據權利要求5所述的硅納米結構異質結太陽電池的制備方法，其特征在于，步驟2)所述紫外臭氧處理法的具體步驟為：在臭氧氣氛下，紫外燈照射處理時間為3～10min，處理溫度25℃，紫外燈與襯底間距1.5cm。

8.根據權利要求5所述的硅納米結構異質結太陽電池的制備方法，其特征在于，步驟2)所述化學水熱法的具體步驟為：將襯底S放入溫度為25℃，溶液體積比為H₂SO₄:H₂O₂＝3:1的溶液中處理3～10min。