專利名稱：一種太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的體硅太陽能電池，尤其涉及一種在硅片絨面結(jié)構(gòu)上制備硅納米層的太陽能電池。
背景技術(shù)：
太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源。太陽能電池是將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件。其中，包括單晶硅和多晶硅太陽能電池在內(nèi)的體硅太陽能電池在這一領(lǐng)域一直占據(jù)著重要的地位。提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是降低入射光的反射率，增強(qiáng)對(duì)入射光的吸收和利用。通常降低反射率的方法有(1)制備一層或多層減反射薄膜；(2)利用化學(xué)刻蝕方法制備金字塔結(jié)構(gòu)或倒金字塔結(jié)構(gòu)或其他凹坑結(jié)構(gòu)等作為絨面，降低反射率；(3) 將上述兩種方法結(jié)合在一起。上述方法要么所需設(shè)備昂貴，要么就是反射率仍然相對(duì)較大， 光吸收利用率仍然需要提高。其中第(2)項(xiàng)，現(xiàn)有技術(shù)中的絨面微結(jié)構(gòu)主要為金字塔結(jié)構(gòu)、 倒金字塔結(jié)構(gòu)、或凹坑結(jié)構(gòu)，其單個(gè)金字塔、倒金字塔以及凹坑的尺寸一般大于1微米，或在1微米左右，不具有納米材料的量子尺寸效應(yīng)。鑒于此，本發(fā)明提出在上述(2)所述的金字塔、倒金字塔、或凹坑的表面上制備硅納米層，硅納米層由具有小于100納米尺寸特征的納米線或者其它硅納米材料構(gòu)成。硅納米層使得表面更加粗糙，利用該復(fù)合結(jié)構(gòu)可以將反射率降低到1 %，甚至更低，硅納米層可以增強(qiáng)入射光的吸收和利用率。硅納米層作為納米材料，其量子尺寸效應(yīng)還特別提高它對(duì)可見光和紫外光的吸收和利用率。從而提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
附圖1是本發(fā)明涉及的體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖，由硅片1、利用雜質(zhì)熱擴(kuò)散技術(shù)在硅片1上制備的反型層12，在硅片1上制備的絨面13、在絨面13上制備的硅納米層 14、鈍化層5、上電極柵線6，下電極7構(gòu)成。硅片1中在雜質(zhì)熱擴(kuò)散過程中沒有改變其導(dǎo)電類型的部分11和改變其導(dǎo)電類型的反型層12形成PN結(jié)。例如如果硅片1為N型，11部分保持N型，利用擴(kuò)散技術(shù)在硅片1表面制備P型反型層12 ；如果硅片1為P型，11部分保持P型，則利用擴(kuò)散技術(shù)在硅片1表面制備N型反型層12。在PN結(jié)中形成太陽能電池所需要的內(nèi)建電勢(shì)。在半導(dǎo)體領(lǐng)域的教材上，對(duì)利用擴(kuò)散技術(shù)制備PN結(jié)有詳細(xì)描述。該太陽能電池的特點(diǎn)是在硅片絨面13上面刻蝕有硅納米層14。現(xiàn)有技術(shù)的體硅太陽能電池沒有硅納米層14，入射光僅通過絨面13和沉積的氮化硅或二氧化硅等減反射層來降低反射率，而且沒有納米材料的量子效應(yīng)導(dǎo)致的特別對(duì)可見光和紫外光增強(qiáng)的吸收效果。本發(fā)明披露利用化學(xué)刻蝕的方法或其它刻蝕方法在硅片絨面上制備硅納米層。除了絨面13起減反射作用外，而其上的納米層可以再次將表面變得更加粗糙，減少入射光的反射率；作為納米材料，其量子效應(yīng)可以特別提高它對(duì)可見光和紫外光的吸收和利用率。
本發(fā)明涉及的太陽能電池，其基片可以為N型單晶硅、P型單晶硅、N型多晶硅以及 P型多晶硅。上述基片可以通過擴(kuò)散的方法制備PN結(jié)，基于體硅的太陽能電池均可以利用本發(fā)明提高其效率。


附圖1為包含硅納米層的硅太陽能電池結(jié)構(gòu)圖，它由硅片1，鈍化層5，上電極柵線 6，以及下電極7構(gòu)成，其中硅片1包括雜質(zhì)熱擴(kuò)散后沒有改變其導(dǎo)電類型的部分11，雜質(zhì)熱擴(kuò)散后形成的反型層12，絨面13，硅納米層14。
具體實(shí)施例方式實(shí)例1 以P型單晶硅為例切割后的硅片，會(huì)在硅片表面產(chǎn)生機(jī)械損傷層。通過高濃度堿洗去除表面的損傷層，然后利用低濃度的堿和醇的混和溶液刻蝕硅片表面，在硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)的絨面，之后用三氯氧磷在860°c下進(jìn)行磷擴(kuò)散來制備PN結(jié)，然后刻蝕方法制備硅納米層，再用干法等離子體刻蝕硅片邊緣，防止邊緣漏電，然后用氫氟酸去除磷硅玻璃，然后增強(qiáng)型等離子體化學(xué)氣相沉積方法沉積氮化硅膜，形成電池表面的鈍化層， 或兼減反射層，然后絲網(wǎng)印刷背電極并形成背電場(chǎng)，絲網(wǎng)印刷正電極，烘干燒結(jié)形成基于P 型硅片的太陽能電池。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，可以在硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)的絨面后，磷擴(kuò)散制備PN結(jié)以前，刻蝕制備硅納米層；也可以在等離子體刻蝕硅片邊緣完成后，刻蝕制備硅納米層；也可以在去除磷硅玻璃完成后刻蝕制備硅納米層；或和去除磷硅玻璃同時(shí)進(jìn)行。其它基于N型硅單晶片、P型多晶硅片、N型多晶硅片的包含硅納米層的太陽能電池，也采用與上述類似的生產(chǎn)步驟，只是刻蝕溶液、擴(kuò)散溫度、擴(kuò)散源等根據(jù)情況具體調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，其包括 一硅片；一反型層，該反型層使得硅片表面形成PN結(jié)； 一上電極，該電極設(shè)置于硅片的上表面； 一背電極，該背電極設(shè)置于硅片的背面；其特征在于，所述太陽能電池表面為絨面，并且在絨面上有硅納米層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述絨面是由尺寸在0.1微米 100微米范圍內(nèi)的金字塔、或倒金字塔、或凹坑形狀的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述的金字塔、或倒金字塔、或凹坑結(jié)構(gòu)的表面，由硅納米層構(gòu)成，并且硅納米層覆蓋金字塔、或倒金字塔、或凹坑所在的整個(gè)硅片表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅納米層是由硅晶體在1納米 100納米特征尺寸范圍內(nèi)的硅納米線陣列或其他硅納米材料組成的表面層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅納米層上沉積有鈍化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅納米層上不沉積鈍化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅納米層上沉積減反射層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅納米層上，不沉積減反射層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅納米層，對(duì)其進(jìn)行表面化學(xué)處理，使表面鈍化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅納米層，不對(duì)其進(jìn)行化學(xué)鈍化處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅片為P型單晶硅片或多晶硅片，利用擴(kuò)散方法制備N型反型層，形成PN結(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述硅片為N型單晶硅片或多晶硅片，利用擴(kuò)散方法制備P型反型層，形成PN結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能電池，該太陽能電池包括硅片1，在硅片1上通過擴(kuò)散法制備的反型層12，在硅片1上制備的絨面13、利用刻蝕方法在絨面13上制備的硅納米層14、鈍化層5、上電極柵線6以及下電極7構(gòu)成。硅片1在熱擴(kuò)散中沒有改變導(dǎo)電類型的部分11和反型層12形成太陽能電池所需要的PN結(jié)。該結(jié)構(gòu)的太陽能電池上表面為絨面13，并在其上刻蝕有硅納米層14，硅納米層14可以提高表面粗糙度，并基于納米材料的量子尺寸效應(yīng)，大幅度提高太陽能電池對(duì)可見光和紫外光的吸收和利用率，從而提高太陽能電池效率。
文檔編號(hào)H01L31/0236GK102270688SQ201010199319
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者劉愛民, 曹英麗, 趙秀芹 申請(qǐng)人:劉愛民, 趙秀芹, 錦州華昌光伏科技有限公司