[發明專利]一種太陽能電池制備方法

在審

• 申請號: 201710952196.8
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107863410A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 于天寶;王茜茜
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H01L31/072
• 分類號: H01L31/072;H01L31/18
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種太陽能電池制備方法。

背景技術

當前硅基太陽能電池實驗室效率的世界紀錄（25.6%）是由日本松下公司創造，其器件結構是基于晶體硅/非晶硅薄膜的異質結形式（HIT電池）。HIT電池中充分利用本征非晶硅薄膜對單晶硅表面的高質量鈍化，藉以極低的界面電學損失獲得超高的開路電壓（Voc=740 mV）。借鑒HIT結構，新型的硅基-有機異質結太陽能電池結合了有機太陽能電池易加工、成本低的優點，也具有無機太陽能電池優異的光電性能而引起人們很大的興趣，新近發展起來的單晶硅/有機物異質結太陽能電池采用在硅基底上旋涂相應的導電有機物，再沉積上、下金屬電極的簡單途徑即可完成器件制備。由n-型硅和空穴導電性有機物poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrenesulfonate)，以下簡稱PEDOT:PSS構建的n-Si/PEDOT:PSS異質結電池是該類電池的出色代表，其中PEDOT:PSS在經過改性處理后可以對硅表面形成近乎完美的鈍化，具有獲得高開路電壓（>700 mV）和高轉換效率（>20%）的潛力。

與傳統體硅相比，該薄膜異質結電池不但具有材料節約、可柔性的特點，且隨著厚度的減薄，光生載流子的有效傳輸路徑變短、體復合會受到抑制，理論上可以獲得更高的開路電壓，同時可以降低對硅材料質量的要求。寧波材料所葉繼春課題組通過與蘇州大學李孝峰課題組合作，利用金屬催化濕法刻蝕技術在亞20微米柔性晶體硅襯底上制備出周期性的納米錐/納米柱二階微納結構。通過尖端納米錐出色的結構漸變特性（阻抗匹配）最大限度地降低入射光直接反射損失，同時利用下端納米柱結構增強入射光的散射（增加有效光程），最終該結構在薄膜硅襯底上獲得了優異的陷光效果（400-900nm波段平均反射率小于1.5%）。同時，由濕法過程制備的納米結構具有表面缺陷少、復合低等優勢，配合尖端納米錐開口大的特點，使得導電聚合物PEDOT:PSS對其形成良好的物理包覆，增大n-Si/PEDOT:PSS異質結電池的結區面積，增進載流子收集效率。該新型納米絨面結構從一定程度上回應了納米絨面結構太陽能電池無法同時達到光、電兩方面增益的難題，僅由正面結構優化所制備的20 微米級雜化太陽能電池光電轉換效率超過12%，為通過絨面形貌控制制備高效太陽能電池提供了一種思路。

但是，無論是納米錐/納米柱二階微納結構，或是硅納米線（SiNWs）、硅納米棒（SiNTs）、硅納米孔（SiNHs），由于這種結構有較高的高寬比，使得其與PEDOT:PSS達不到較好的包角包覆，影響了異質結的質量，增大了界面缺陷，且制絨深度大，不利于超薄單晶硅異質結太陽能電池的制備，因此尋求一種與超薄晶硅相兼容的高效陷光結構成為重中之重。

發明內容

本發明的目的是提供一種太陽能電池制備方法，有效解決了現有技術中PEDOT:PSS溶液的包覆問題。

本發明提供的技術方案如下：

一種太陽能電池制備方法，包括：

提供適用于制備太陽能電池的單晶硅片；

將所述單晶硅片固定，在所述單晶硅片表面形成規則形狀的陣列圖形；

將PEDOT:PSS溶液與硅烷偶聯劑進行混合得到混合溶液；

將定量的混合溶液滴在陣列圖形表面，旋涂均勻之后進行退火處理；

進一步將定量的PEDOT:PSS溶液滴在陣列圖形表面，旋涂均勻之后進行退火處理；

制備電極，完成太陽能電池的制備。

進一步優選地，在所述陣列圖形中，每個單元結構呈正金字塔形。

進一步優選地，在步驟提供適用于制備太陽能電池的單晶硅片中，包括：

提供普通單晶硅片；

對普通單晶硅片進行減薄處理到指定厚度；

對減薄后的單晶硅片進行親水處理，得到適用于制備太陽能電池的單晶硅片。

進一步優選地，在步驟在所述單晶硅片表面形成規則形狀的陣列圖形中，具體為：

采用納米球刻蝕和濕法刻蝕的方法在單晶硅片表面得到規則形狀的陣列圖形。

進一步優選地，在步驟在所述單晶硅片表面形成規則形狀的陣列圖形之后，還包括：

對蝕刻后的單晶硅片進行RCA清洗（工業標準濕法清洗工藝）；

將清洗后的單晶硅片進行TMAH（Tetramethylammonium Hydroxide，四甲基氫氧化銨）處理。

進一步優選地，在步驟制備電極中，包括：