[發(fā)明專利]一種基于表面pn結(jié)晶體硅太陽電池的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010664691.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN111668347B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊宏;白巧巧;王鶴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/0352;H01L31/068
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發(fā)明公開了一種基于表面pn結(jié)晶體硅太陽電池的制備方法，首先對(duì)原始硅片進(jìn)行清洗、制絨、氧化、光刻處理，采用選擇性局域擴(kuò)散的方法在硅片表面形成表面pn結(jié)，然后去除邊緣和背面的pn結(jié)，在正反兩面形成對(duì)應(yīng)的鈍化層，再通過絲網(wǎng)印刷及燒結(jié)的方法形成電極。上述表面pn結(jié)晶體硅太陽電池的制備方法是在電池受光面進(jìn)行局域擴(kuò)散，從而形成表面pn結(jié)，這樣的表面pn結(jié)避免了傳統(tǒng)硅太陽電池表面“死層”的存在，使得入射的紫外光子全部轉(zhuǎn)換成電能輸出，有利于提高硅太陽電池的效率，這種表面結(jié)太陽電池既可以用來發(fā)電也可以用來做紫外探測或太陽光譜探測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于表面pn結(jié)晶體硅太陽電池的制備方法。

背景技術(shù)

目前，晶體硅太陽電池是光伏發(fā)電的主力，其基本結(jié)構(gòu)是在受光面有0.3-0.5um的n⁺層(n⁺p電池)或者0.35-0.6um的p⁺層(p⁺n電池)。為了提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，受光面一般做成重?fù)诫s層，但重?fù)诫s層少子壽命小，沒有電場。該層吸收紫外波段的光子產(chǎn)生的光生載流子靠擴(kuò)散不能有效地輸出，通常把這一層叫“死層”。因此，現(xiàn)有的太陽電池在紫外光波段光電轉(zhuǎn)換效率很低，當(dāng)被用作探測器時(shí)，其紫外探測效果很差。

為了解決“死層”問題，人們就把pn結(jié)盡量做成淺結(jié)，受光面的摻雜濃度做的盡可能低，這樣就可以吸收近紫外光，把這樣的電池叫紫光電池。但是，該電池?zé)o法全部利用紫外光，且低的摻雜濃度會(huì)直接導(dǎo)致電池的開路電壓(V_oc)低，不利于提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

基于上述技術(shù)現(xiàn)狀，人們?cè)跍y量全部太陽光的輻射時(shí)，通常采用熱電堆制成的太陽輻射計(jì)。熱電堆是無源器件，其工作原理是利用輻射的熱效應(yīng)，先將輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)換為電能。其反應(yīng)慢，準(zhǔn)確度低(5％)，無法滿足準(zhǔn)確、快速測量太陽輻射的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于表面pn結(jié)晶體硅太陽電池的制備方法。較傳統(tǒng)的硅太陽電池，該新型硅太陽電池在電池受光面進(jìn)行局域擴(kuò)散，從而形成表面pn結(jié)，這樣的表面pn結(jié)避免了常規(guī)太陽電池表面“死層”存在，使得入射的紫外光子全部轉(zhuǎn)換成電能輸出，這樣不僅能提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，而且該器件也可用于太陽光全波段輻射的快速、準(zhǔn)確探測，特別是紫外探測。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于表面pn結(jié)晶體硅太陽電池的制備方法，首先對(duì)硅片進(jìn)行制絨、氧化、光刻處理，采用選擇性局域擴(kuò)散的方法在硅片表面形成表面pn結(jié)，然后去除邊緣和背面的pn結(jié)，在正反兩面沉積鈍化層，再通過絲網(wǎng)印刷及燒結(jié)的方法形成正、負(fù)電極，得到基于表面pn結(jié)晶體硅太陽電池。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，硅片的電阻率為1-3Ω·cm，厚度為100-450um。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，制絨的具體過程是：先用電子清洗劑對(duì)硅片表面進(jìn)行超聲清洗，然后在質(zhì)量濃度為1％-1.5％，溫度為80-82℃的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行腐蝕制絨，制絨時(shí)間為15-25min，再對(duì)硅片進(jìn)行噴淋、酸洗、漂洗、預(yù)脫水、烘干。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，氧化的具體過程為：對(duì)制絨完成后的硅片進(jìn)行表面氧化，形成二氧化硅膜，其中，氧化的溫度為850-1150℃，氧化時(shí)間為10-40min；二氧化硅膜厚度為0.1-0.5um。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，光刻的具體過程如下：使用正性光刻膠旋涂在氧化后的硅片上，將涂膠后的硅片進(jìn)行前烘，對(duì)前烘后的硅片按照掩模版的圖案進(jìn)行紫外光曝光，對(duì)曝光后的硅片進(jìn)行顯影，將顯影后的硅片再進(jìn)行后烘，然后將硅片放入氫氟酸溶液中，腐蝕掉無光刻膠區(qū)域即待擴(kuò)散區(qū)的二氧化硅膜，再去膠、清洗、烘干。