一種黑硅太陽能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及晶硅太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種黑硅太陽能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(duì)(V_Epair)，在P-N結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。
[0003]由于是利用各種勢(shì)皇的光生伏特效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的固體半導(dǎo)體器件，故又稱太陽能電池或光伏電池，是太陽能電池陣電源系統(tǒng)的重要組件。太陽能電池主要有晶硅(Si)電池，三五族半導(dǎo)體電池(GaAs, Cds/Cu2S, Cds/CdTe, Cds/InP, CdTe/Cu2Te)，無機(jī)電池，有機(jī)電池等，其中晶硅太陽能電池居市場(chǎng)主流主導(dǎo)地位。晶硅太陽能電池的基本材料為純度達(dá)99.9999%、電阻率在10 Ω-cm以上的P型單晶硅，包括正面絨面、正面p-n結(jié)、正面減反射膜、正背面電極等部分。在組件封裝為正面受光照面加透光蓋片(如高透玻璃及EVA)保護(hù)，防止電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質(zhì)子的輻射損傷。
[0004]減少電池表面光反射率的方式對(duì)電池效率提升有很大幫助。目前常規(guī)電池表面減反有兩種技術(shù):一種是在電池表面形成具陷光功能的微結(jié)構(gòu)，通常采用酸或堿溶液刻蝕產(chǎn)生微米絨面結(jié)構(gòu)，另一種方法是在電池表面鍍上減反膜，常用的有Si3N4，S1x, ZnO, T1x等薄膜或其中2種薄膜的組合。
[0005]因此，黑硅材料是在晶硅表面形成一層納米量級(jí)的微結(jié)構(gòu)，幾乎能陷住所有可見光，反射率可低至零，當(dāng)光照射在黑硅表面時(shí)，光子進(jìn)入尖錐結(jié)構(gòu)后沒有被直接反射，而是經(jīng)多次折射后進(jìn)入尖錐底部，減少了光的反射。黑硅不僅在可見光范圍內(nèi)反射率低，在紅外光區(qū)域亦是如此，因此在光電探測(cè)以及太陽能電池領(lǐng)域具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種黑硅太陽能電池及其制備方法，以解決目前太陽能電池表面反射率差，短路電流小，光電轉(zhuǎn)換效率低的技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種黑硅太陽能電池制備方法，其中，該制備方法包括如下步驟:
[0008]a)對(duì)硅片進(jìn)行酸制絨處理；
[0009]b)使用金屬催化化學(xué)刻蝕法(MCCE)對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕；
[0010]C)使用三氯氧磷擴(kuò)散形成p-n結(jié)；
[0011]d)使用酸溶液或堿溶液進(jìn)行去除磷硅玻璃；
[0012]e)在硅片正面使用臭氧形成高折射率二氧化硅層；
[0013]f)在高折射率二氧化硅層上使用PECVD沉積高折射率氮化硅層；
[0014]g)金屬電極制備；
[0015]h)高溫?zé)Y(jié)，形成黑硅太陽能電池。
[0016]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟b中還包括以下步驟，將酸制絨后的硅片置于
0.03-0.3mol/L的AgNO3S液中，以電化學(xué)沉積法來實(shí)現(xiàn)Ag納米顆粒沉積，并采用質(zhì)量比H2O2AlF為1.0-1.5的HF和H2O2混合溶液刻蝕負(fù)載有Ag納米顆粒的硅片。
[0017]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟b中還包括以下步驟:采用濕式化學(xué)清洗去除Ag顆粒，使用HPM(質(zhì)量比HCl:H2O2:H2O為1:1:6，反應(yīng)溫度70_90°C )、DHF(質(zhì)量比HF/H20為1:100,反應(yīng)溫度為室溫)、(質(zhì)量比HNO3:H2O為2:5，反應(yīng)溫度為室溫)清洗去除Ag顆粒，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.036%的KOH溶液以及RCA清洗黑硅硅片，修正刻蝕。
[0018]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟e中，所述高折射率二氧化硅層的折射率在
2.5-3.0，膜厚為 l-5nm。
[0019]作為上述方案的改進(jìn)，所述黑硅太陽能電池正面反射率為0.5%。
[0020]作為上述方案的改進(jìn)，高折射率二氧化娃層膜厚為3nm。
[0021]作為上述方案的改進(jìn)，所述高折射率二氧化硅層折射率為2.6。
[0022]作為上述方案的改進(jìn)，所述高折射率氮化娃層膜厚為80nm。
[0023]作為上述方案的改進(jìn)，所述高折射率氮化硅層折射率為2.12。
[0024]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種黑硅太陽能電池，其由上述的制備方法制得。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明提供了一種黑硅太陽能電池及其制備方法，相較于傳統(tǒng)太陽能電池，所述黑硅太陽能電池可有效降低太陽能電池表面反射率，短路電流大幅提高(150-300mA)，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換效率，不僅具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、制作簡(jiǎn)單、成本低廉，而且適合大批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明一種黑硅太陽能電池制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0028]如圖1所示，一種黑硅太陽能電池制備方法，其中，該制備方法包括如下步驟:
[0029]步驟1:對(duì)硅片進(jìn)行酸制絨處理；
[0030]步驟2:使用金屬催化化學(xué)刻蝕法(MCCE)對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕；
[0031]步驟3:使用三氯氧磷擴(kuò)散形成p-n結(jié)；
[0032]步驟4:使用酸溶液或堿溶液進(jìn)行去除磷硅玻璃；
[0033]步驟5:在硅片正面使用臭氧形成高折射率二氧化硅層；
[0034]步驟6:在高折射率二氧化硅層上使用PECVD沉積高折射率氮化硅層；
[0035]步驟7:金屬電極制備；
[0036]步驟8:高溫?zé)Y(jié)，形成黑硅太陽能電池。
[0037]其中，所述步驟2中還包括以下步驟，將酸制絨后的硅片置于0.03-0.3mol/L的AgNO3S液中，以電化學(xué)沉積法來實(shí)現(xiàn)Ag納米顆粒沉積，并采用質(zhì)量比H 202/HF為1.0-1.5的HF和H2O2混合溶液刻蝕負(fù)載有Ag納米顆粒的硅片。
[0038]所述步驟2中還包括以下步驟:采用濕式化學(xué)清洗去除Ag顆粒。
[0039]所述步驟2中還包括以下步驟，使用HPM(質(zhì)量比HC1:H202:H20為1:1:6，反應(yīng)溫度70-900C )、DHF(質(zhì)量比HF/H20為1:100，反應(yīng)溫度為室溫)、(質(zhì)量比HNO3 = H2O為2:5,反應(yīng)溫度為室溫)清洗去除Ag顆粒。
[0040]所述步驟2中還包括以下步驟，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.036%的KOH溶液以及RCA清洗黑硅硅片，修正刻蝕。
[0041]所述步驟5中，所述高折射率二氧化硅層的折射率在2.5-3.0，膜厚為l_5nm。所述黑硅太陽能電池正面反射率為0.5%。
[0042]于一實(shí)施例中，所述高折射率二氧化娃層膜厚為3nm。所述高折射率二氧化娃層折射率為2.6。所述高折射率氮化硅層膜厚為80nm。所述高折射率氮化硅層折射率為2.12。
[0043]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種黑硅太陽能電池，其由上述的制備方法制得。
[0044]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明提供了一種黑硅太陽能電池及其制備方法，相較于傳統(tǒng)太陽能電池，所述黑硅太陽能電池可有效降低太陽能電池表面反射率，短路電流大幅提高(150-300mA)，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換效率，不僅具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、制作簡(jiǎn)單、成本低廉，而且適合大批量生產(chǎn)。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟: a)對(duì)硅片進(jìn)行酸制絨處理； b)使用金屬催化化學(xué)刻蝕法對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕； c)使用三氯氧磷擴(kuò)散形成p-n結(jié)； d)使用酸溶液或堿溶液進(jìn)行去除磷硅玻璃； e)在硅片正面使用臭氧形成高折射率二氧化硅層； f)在高折射率二氧化硅層上使用PECVD沉積高折射率氮化硅層； g)金屬電極制備； h)高溫?zé)Y(jié)，形成黑硅太陽能電池。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述步驟b中還包括以下步驟，將酸制絨后的硅片置于0.03-0.3mol/L的AgNO3S液中，以電化學(xué)沉積法來實(shí)現(xiàn)Ag納米顆粒沉積，并采用質(zhì)量比H2O2AlF為1.0-1.5的HF和H2O2混合溶液刻蝕負(fù)載有Ag納米顆粒的娃片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述步驟b中還包括以下步驟:采用濕式化學(xué)清洗去除Ag顆粒，使用HPM(質(zhì)量比HCl:H2O2 = H2O為1:1:6，反應(yīng)溫度70-90°C )、DHF(質(zhì)量比HF/H20為1:100，反應(yīng)溫度為室溫)、(質(zhì)量比HNO3 = H2O為2:5,反應(yīng)溫度為室溫)清洗去除Ag顆粒，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.036%的KOH溶液以及RCA清洗黑硅硅片，修正刻蝕。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述步驟e中，所述高折射率二氧化硅層的折射率在2.5-3.0，膜厚為l_5nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述黑硅太陽能電池正面反射率為0.5%。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，高折射率二氧化娃層膜厚為3nm。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述高折射率二氧化硅層折射率為2.6。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述高折射率氮化娃層膜厚為80nm。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述高折射率氮化硅層折射率為2.12。10.一種黑娃太陽能電池，其特征在于，其由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的制備方法制得。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種黑硅太陽能電池制備方法，該方法包括步驟：a)對(duì)硅片進(jìn)行酸制絨處理；b)使用金屬催化化學(xué)刻蝕法(MCCE)對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕；c)使用三氯氧磷擴(kuò)散形成p-n結(jié)；d)使用酸溶液或堿溶液進(jìn)行去除磷硅玻璃；e)在硅片正面使用臭氧形成高折射率二氧化硅層；f)在高折射率二氧化硅層上使用PECVD沉積高折射率氮化硅層；g)金屬電極制備；h)高溫?zé)Y(jié)，形成黑硅太陽能電池。本發(fā)明提供了一種黑硅太陽能電池及其制備方法，相較于傳統(tǒng)太陽能電池，可有效降低太陽能電池表面反射率，短路電流大幅提高，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換效率，不僅具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、制作簡(jiǎn)單、成本低廉，而且適合大批量生產(chǎn)。
【IPC分類】H01L31/068, H01L31/18, H01L31/0216
【公開號(hào)】CN105047758
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510507062
【發(fā)明人】秦崇德, 方結(jié)彬, 石強(qiáng), 黃玉平, 何達(dá)能, 陳剛
【申請(qǐng)人】廣東愛康太陽能科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月18日