一种异质结太阳电池及其制备方法技术

技术编号:15254262 阅读:60 留言:0更新日期:2017-05-02 20:25
本发明专利技术公开了一种异质结太阳电池及其制备方法,该异质结太阳电池包括硅片基底,硅片基底上设有氧化铝薄膜,氧化铝薄膜上设有氮化镓薄膜,形成GaN/Al2O3/Si异质结结构。其制备方法包括抛光、沉积氧化铝薄膜、退火、沉积氮化镓薄膜、制备ITO透明导电薄膜及银栅线电极。本发明专利技术的异质结太阳电池,具有GaN/Al2O3/Si异质结结构,有效的解决了由于氮化镓和硅基底之间的晶格失配引起的载流子复合,大大的提高了异质结电池的少子寿命,其制备方法具有工艺简单等优点。

Heterojunction solar cell and preparation method thereof

The invention discloses a heterojunction solar cell and a preparation method thereof, the heterojunction solar battery comprises a silicon wafer substrate with alumina film substrate with gallium nitride film on alumina film, the formation of GaN/Al2O3/Si heterojunction structure. The preparation method comprises the following steps: polishing, depositing aluminum oxide film, annealing, depositing gallium nitride film, preparing ITO transparent conductive film and silver grid wire electrode. The invention of the heterojunction solar cell, with GaN/Al2O3/Si heterojunction structure, effectively solves the problem between gallium nitride and silicon substrate due to the lattice mismatch induced recombination, greatly improve the lifetime of heterojunction solar cell, its preparation method has the advantages of simple process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池器件制造
,具体涉及一种异质结太阳电池及其制备方法。
技术介绍
目前,光伏业内硅基太阳能电池的最高转换效率已达26.33%,已相当接近于硅基太阳能电池的理论效率极限29%。对于现有的硅基太阳能电池而言,其转化效率已很难有进一步的提升空间。
技术实现思路
本专利技术所需解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种制备工艺简单、转换效率高的异质结太阳电池及其制备方法。为解决上述技术问题,本申请采用的技术方案是:一种异质结太阳电池,所述异质结太阳电池包括硅片基底,所述硅片基底上设有氧化铝薄膜,所述氧化铝薄膜上设有氮化镓薄膜,形成GaN/Al2O3/Si异质结结构。上述的异质结太阳电池中,优选的,所述氧化铝薄膜的厚度为1nm~2nm。上述的异质结太阳电池中,优选的,所述氮化镓薄膜的厚度为100μm~300μm。作为一个总的技术构思,本专利技术还提供了一种上述的异质结太阳电池的制备方法,包括以下步骤:(1)对硅片表面进行抛光;(2)在步骤(1)中经抛光后的硅片表面沉积氧化铝薄膜;(3)对步骤(2)中得到的表面沉积有氧化铝薄膜的硅片进行退火;(4)在步骤(3)中经退火后的氧化铝薄膜表面沉积氮化镓薄膜;(5)在步骤(4)中得到的氮化镓薄膜上制备一层ITO透明导电薄膜和银栅线电极。上述的制备方法中,优选的,所述步骤(2)中,采用原子层沉积法沉积氧化铝薄膜;所述原子层沉积法中,沉积温度为150℃~250℃。上述的制备方法中,优选的,所述步骤(1)中,采用碱溶液进行抛光;所述抛光的温度为70℃~90℃,时间为1min~4min。上述的制备方法中,优选的,所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。上述的制备方法中,优选的,所述步骤(3)中,所述退火在氩气气氛保护下进行;所述退火的温度为400℃~500℃,时间为20min~40min。上述的制备方法中,优选的,所述步骤(4)中,采用MOCVD法沉积氮化镓薄膜;所述氮化镓薄膜的沉积包括以下步骤:先在温度为500℃~600℃下生长一层厚度为25纳米的氮化镓,然后在温度为900℃~1200℃下进行生长。上述的制备方法中,优选的,所述步骤(5)中,所述ITO透明导电薄膜采用电子束蒸镀法制备得到;所述银栅线电极采用电子束蒸镀法制备得到。与现有技术相比,本申请的优点在于:1、本专利技术提供了一种异质结太阳电池,包括硅片基底,硅片基底上设有氧化铝薄膜,氧化铝薄膜上设有氮化镓薄膜,形成GaN/Al2O3/Si异质结结构,其中该GaN/Al2O3/Si异质结结构,有效的解决了由于氮化镓和硅基底之间的晶格失配引起的载流子复合,大大的提高了异质结电池的少子寿命。另外,本专利技术中氧化铝薄膜的厚度仅为1-2纳米,保证了氮化镓和硅基底之间的电子传输,提高了GaN/Al2O3/Si异质结结构的电流。本专利技术旨对已有的硅基太阳能电池的结构进行突破,采用新型的GaN/Al2O3/Si异质结结构,以获得一种电学性能优异的异质结太阳电池,从而进一步提升硅基太阳能电池的转换效率和降低太阳能电池的生产成本。2、本专利技术还提供了一种异质结太阳电池的制备方法,相比常规的硅基太阳能电池,具有制作方法简单、制备成本低的优点,仅有5个工艺步骤。同时,本专利技术的制备方法中,采用ALD沉积氧化铝薄膜,保证了氧化铝薄膜的均匀性。附图说明为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。图1为本专利技术异质结太阳电池的示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述,但并不因此而限制本专利技术的保护范围。以下实施例中所采用的原料和仪器均为市售。实施例1一种本专利技术的异质结太阳电池,如图1所示,该异质结太阳电池包括硅片基底,硅片基底上设有氧化铝薄膜,氧化铝薄膜上设有氮化镓薄膜,形成GaN/Al2O3/Si异质结结构。本实施例中,氧化铝薄膜的厚度为2nm;氮化镓薄膜的厚度为150μm。一种上述本专利技术实施例中的异质结太阳电池的制备方法,包括以下步骤:(1)采用质量浓度为10%的氢氧化钾溶液对硅片表面进行抛光,其中抛光的温度80℃,抛光的时间为2分钟。(2)采用原子层沉积法(ALD)在步骤(1)中经抛光后的硅片表面沉积一层2纳米的氧化铝薄膜,沉积的温度为200℃。(3)在氩气的气氛保护下,将步骤(2)中得到的表面沉积有氧化铝薄膜的硅片在425℃的温度下进行退火,退火的时间为30分钟。(4)采用MOCVD在步骤(3)中经退火后的氧化铝薄膜表面生长一层氮化镓薄膜,具体步骤为:先在550℃的温度下生长一层25纳米的氮化镓,然后在1050℃的温度下进行生长,直至氮化镓薄膜的厚度为150微米。(5)采用电子束蒸镀法先在步骤(4)中得到的氮化镓薄膜上沉积一层一层ITO透明导电薄膜,然后再用电子束蒸镀法制备正反面的银栅线电极,得到异质结太阳电池,即为具有GaN/Al2O3/Si异质结结构的异质结太阳电池。经测试,本实施例制备的异质结太阳电池,开路电压可达480mV。以上所述,仅是本专利技术的较佳实施例而已,并非对本专利技术作任何形式上的限制。虽然本专利技术已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本专利技术。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本专利技术的精神实质和技术方案的情况下,都可利用上述揭示的方法和
技术实现思路
对本专利技术技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本专利技术技术方案的内容,依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰,均仍属于本专利技术技术方案保护的范围内。本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种异质结太阳电池,其特征在于,所述异质结太阳电池包括硅片基底,所述硅片基底上设有氧化铝薄膜,所述氧化铝薄膜上设有氮化镓薄膜,形成GaN/Al2O3/Si异质结结构。

【技术特征摘要】
1.一种异质结太阳电池,其特征在于,所述异质结太阳电池包括硅片基底,所述硅片基底上设有氧化铝薄膜,所述氧化铝薄膜上设有氮化镓薄膜,形成GaN/Al2O3/Si异质结结构。2.根据权利要求1所述的异质结太阳电池,其特征在于,所述氧化铝薄膜的厚度为1nm~2nm。3.根据权利要求1或2所述的异质结太阳电池,其特征在于,所述氮化镓薄膜的厚度为100μm~300μm。4.一种如权利要求1~3中任一项所述的异质结太阳电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)对硅片表面进行抛光;(2)在步骤(1)中经抛光后的硅片表面沉积氧化铝薄膜;(3)对步骤(2)中得到的表面沉积有氧化铝薄膜的硅片进行退火;(4)在步骤(3)中经退火后的氧化铝薄膜表面沉积氮化镓薄膜;(5)在步骤(4)中得到的氮化镓薄膜上制备一层ITO透明导电薄膜和银栅线电极。5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,采用原子层沉积法沉积氧化铝薄膜;所述原...

【专利技术属性】
技术研发人员:许烁烁刘良玉
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第四十八研究所
类型:发明
国别省市:湖南;43

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