[發明專利]一種硅基核殼結構光伏電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201810421111.8
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108417719B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張軍
• 申請（專利權）人: 蘇州寶瀾環保科技有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 仲崇明

本發明涉及一種硅基核殼結構光伏電池及其制備方法，該方法包括以下步驟：在單晶硅片的上表面制備硅納米線陣列、第一界面修飾層的制備、第二界面修飾層的制備、第一PEDOT:PSS層的制備、第二PEDOT:PSS層的制備、在所述第二PEDOT:PSS層的整個表面熱蒸鍍金屬銀、正面柵電極的制備以及背面電極的制備。通過改善硅基核殼結構光伏電池的結構以及制備工藝，有效提高了本發明的硅基核殼結構光伏電池的光電轉換效率。

技術領域

本發明涉及光伏電池技術領域，特別是涉及一種硅基核殼結構光伏電池及其制備方法。

背景技術

在現有的有機無機雜化光伏電池的制備過程中，通常是先利用金屬催化化學腐蝕法在n型硅片表面制備硅納米線陣列，接著對n型硅片進行甲基化處理，形成Si-CH₃鍵以鈍化硅表面，然后在n型硅片的正面旋涂 PEDOT:PSS溶液并進行退火處理以形成PEDOT：PSS層，接著在n型硅片正面蒸鍍銀柵電極并在n型硅片背面蒸鍍背面電極，以形成常規的有機無機雜化光伏電池。現有的有機無機雜化光伏電池中，n型硅片與PEDOT：PSS層之間的接觸界面缺陷態較多，導致電子和空穴發生復合，進而導致其光電轉換效率較低。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種硅基核殼結構光伏電池及其制備方法。

為實現上述目的，本發明提出的一種硅基核殼結構光伏電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)在單晶硅片的上表面制備硅納米線陣列，然后在HF溶液中浸泡以去除所述硅納米線陣列中單個硅納米線的表面的自然氧化硅；

(2)第一界面修飾層的制備：在步驟(1)得到的單晶硅片的上表面旋涂含有異丁醇鉿和P3HT的第一混合溶液，其中所述第一混合溶液中異丁醇鉿的濃度為0.3-0.5mg/ml，P3HT的濃度為1-1.5mg/ml，旋涂的轉速為 5500-6000轉/分鐘，然后進行第一次退火處理，形成所述第一界面修飾層；

(3)第二界面修飾層的制備：在步驟(2)得到的單晶硅片的上表面旋涂含有異丁醇鉿和P3HT的第二混合溶液，其中所述第二混合溶液中異丁醇鉿的濃度為0.1-0.2mg/ml，P3HT的濃度為1.5-2mg/ml，旋涂的轉速為 5000-5500轉/分鐘，然后進行第二次退火處理，形成所述第二界面修飾層；

(4)第一PEDOT:PSS層的制備：在步驟(3)得到的單晶硅片的上表面旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂的轉速為4000-5000轉/分鐘，然后進行第三次退火處理，形成所述第一PEDOT:PSS層；

(5)第二PEDOT:PSS層的制備：在步驟(4)得到的單晶硅片的上表面旋涂含有銀納米顆粒和黑磷烯的PEDOT:PSS溶液，旋涂的轉速為 3000-4000轉/分鐘，然后進行第四次退火處理，形成所述第二PEDOT:PSS 層；

(6)在所述第二PEDOT:PSS層的整個表面熱蒸鍍金屬銀，其中，熱蒸鍍金屬銀的速率均為0.5-2埃米/秒，每次蒸鍍金屬銀的時間均為3-6秒；

(7)正面柵電極的制備；

(8)背面電極的制備。

作為優選，在所述步驟(1)中，所述硅納米線陣列中的單個硅納米線的長度為1-2微米，所述單個硅納米線的直徑為300-500納米，相鄰硅納米線的間距為500-800納米。

作為優選，在所述步驟(2)和所述步驟(3)中，所述第一次退火處理和所述第二次退火處理的退火溫度為140-160℃，所述第一次退火處理的退火時間為20-30分鐘，所述第二次退火處理的退火時間為10-20分鐘。

作為優選，在所述步驟(4)中，所述第三次退火處理的退火溫度為 100-110℃，所述第三次退火處理的退火時間為15-25分鐘，所述第一 PEDOT:PSS層的厚度為20-40納米。