硅异质结太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供的一种硅异质结太阳能电池，依次包括背电极、N型基板、N‑纳米线阵列、I‑本征非晶层、P‑透明NiO导电层和上电极，其中N‑纳米线阵列为基于N型基板刻蚀形成的纳米线簇通过碱性试剂二次刻蚀得到的，包括若干互不接触且上尖下粗的纳米线；N‑纳米线阵列、I‑本征非晶层和P‑透明NiO导电层形成径向异质结。本发明专利技术利用二次刻蚀消除纳米线阵列的团簇，在确保足够长度的前提下有效避免纳米线团簇反射大量入射的太阳光而致损失的现象；且通过I‑本征非晶层实现对纳米线阵列的钝化处理，确保了硅异质结太阳能电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
硅异质结太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及电池
，特别是指一种硅异质结太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。由于硅纳米线阵列优异的光学性能与电学性能，硅纳米线阵列电池引起了广泛的研究，出现了各种各样的硅纳米线阵列太阳能电池。其中通过CVD方法制备的硅纳米线径向异质结电池集合了纳米技术、异质结技术，以及薄膜技术发展起来的一种新型太阳能电池，被认为在实施高效与低成本电池方面具有较为广阔的发展前景。硅纳米线阵列具有良好的光陷效应，能够吸收较多的太阳光，但过长纳米线会坍塌造成明显的团簇现象，致使太阳入射光被反射损失掉；过短纳米线吸收太阳光的能力则相对有限，且纳米线阵列极大的表面积增大了表面复合，若没有合适的钝化手段，必然会衰减电池性能，因此硅纳米线阵列构造、形状的优化设计对提升电池性能的至关重要。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种改进的硅异质结太阳能电池，其含有的硅纳米线阵列有效消除团簇、具备良好的吸收太阳光的能力，并采用适当的钝化手段，确保了电池性能。本专利技术另一目的在于提供了一种硅异质结太阳能电池的制备方法。本专利技术提供的技术方案为：一种硅异质结太阳能电池，所述电池依次包括背电极、N型基板、N-纳米线阵列、I-本征非晶层、P-透明NiO导电层和上电极，其中N-纳米线阵列为基于N型基板刻蚀形成的纳米线簇通过碱性试剂二次刻蚀得到的，包括若干互不接触且上尖下粗的纳米线；N-纳米线阵列、I-本征非晶层和P-透明NiO导电层形成径向异质结。进一步地，所述纳米线簇的长度为1.6-2.0μm，所述纳米线簇中每一纳米线底部的直径为170-210nm。进一步地，所述纳米线的长度为1.8-2.2μm，其上端为球冠形或圆形平台，球底面或平台的直径为150-170nm，所述纳米线的下端面直径为170-210nm。进一步地，若干纳米线为正交阵列，相邻纳米线的中心间距为80-120nm。进一步地，所述碱性试剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵中的一种或多种。进一步地，所述碱性试剂的配制PH值为14-16，浓度为8-12wt％，刻蚀时间为5-15s。进一步地，在二次刻蚀后每一所述纳米线通过PECVD再生长，之后其长度为1-1.4μm、上下端粗细差为80-120nm。进一步地，所述背电极的厚度为100-400nm；所述N型基板的厚度为100-400μm；所述I-本征非晶层的厚度为60-100nm；所述P-透明NiO导电层的厚度为120-160nm；所述上电极的厚度为100-300nm。进一步地，所述背电极的材质为铝或银；所述N型基板为硅板，其表层沉积有金属纳米颗粒，包括银或铝；所述I-本征非晶层为锗薄膜或硅薄膜；所述上电极的材质为银或金。本专利技术还提供所述的硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：将N型基板依次在丙酮、无水乙醇、蒸馏水中超声清洗10-30分钟，再置入过氧化氢中，缓慢倒入浓硫酸，静置30min之后反复用蒸馏水清洗数次；然后采用氢氟酸去除N型基板表面氧化层，并于表层沉积一层金属纳米颗粒；将N型基板放入配制好的刻蚀液中进行刻蚀，制备纳米线簇，并将其置入硝酸溶液中浸泡以去除纳米线簇中的金属纳米颗粒；采用碱性试剂二次刻蚀纳米线簇形成N-纳米线阵列；沉积I-本征非晶层，再依次溅射P-透明NiO导电层、背电极，然后涂抹上电极，得到异质结太阳能电池。其中，所述异质结太阳能电池依次包括背电极、N型基板、N-纳米线阵列、I-本征非晶层、P-透明NiO导电层和上电极，其中N-纳米线阵列为基于N型基板刻蚀形成的纳米线簇通过碱性试剂二次刻蚀得到的，包括若干互不接触且上尖下粗的纳米线；N-纳米线阵列、I-本征非晶层和P-透明NiO导电层形成径向异质结。与现有技术相比，本专利技术提供的一种硅异质结太阳能电池，依次包括背电极、N型基板、N-纳米线阵列、I-本征非晶层、P-透明NiO导电层和上电极，其中N-纳米线阵列为基于N型基板刻蚀形成的纳米线簇通过碱性试剂二次刻蚀得到的，包括若干互不接触且上尖下粗的纳米线；N-纳米线阵列、I-本征非晶层和P-透明NiO导电层形成径向异质结。本专利技术利用二次刻蚀消除纳米线阵列的团簇，在确保足够长度的前提下有效避免纳米线团簇反射大量入射的太阳光而致损失的现象；且通过I-本征非晶层实现对纳米线阵列的钝化处理，确保了硅异质结太阳能电池的性能。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术一实施方式中异质结太阳能电池的结构示意图。图2为图1所示的异质结太阳能电池的制备流程图。如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术实施例。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术实施例，所描述的实施方式仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术实施例保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术实施例的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术实施例。请一并参阅图1，本专利技术提供的一种硅异质结太阳能电池的结构如图1所示，包括：背电极，用于电流传输，其厚度为100-400nm；材质为金属铝、银等；N型基板，用于异质结制备，其厚度为100-400μm；材质为硅；表层沉积有纳米金属银或金属铝颗粒；N-纳米线阵列，基于N型基板刻蚀形成的纳米线簇通过碱性试剂二次刻蚀得到的，包括若干互不接触且上尖下粗的纳米线，其中，首次经刻蚀生成的所述纳米线簇的长度为1.6-2.0μm，所述纳米线簇中每一纳米线底部的直径为170-210nm。为确保纳米线阵列的良好的光陷效应，纳米线应具有一定的长度和直径，及适宜的间隙，可以通过延长刻蚀时间等使其充分生长；然后通过碱性试剂的二次刻蚀应消除团簇现象，确保纳米线阵列吸收功能的充分利用，如此所述纳米线的长度为1-1.4μm，其上端为球冠形或圆形平台，球底面或平台的直径为60-80nm，所述纳米线的下端面直径为80-120nm。在一具体实施方式中，若干纳米线可以为正交阵列，相邻纳米线的中心间距为80-120nm。为有效控制消除团簇保留纳米线的有效长度，采用的所述碱性试剂可以是氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵中的一种或多种；所述碱性试剂的配制PH值为14-16，浓度为8-12wt％，刻蚀时间为5-15s。在一具体实施方式中，在二次刻蚀后每一所述纳米线还可以通过PECVD再生长，之后其长度为1-1.4μm、上下端粗细差为80-120nm，再生长的纳米线具有更匹配的长度、形貌及构造等，能够使得电池性能更优异。I-本征非晶层，用于钝化硅纳米线，其厚度为60-100nm；材质为非晶硅或锗；该层有效钝化了硅纳米线表面，减小了载流子复合。P-透明NiO导电层，用于传输电子，其厚度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述电池依次包括背电极、N型基板、N‑纳米线阵列、I‑本征非晶层、P‑透明NiO导电层和上电极，其中N‑纳米线阵列为基于N型基板刻蚀形成的纳米线簇通过碱性试剂二次刻蚀得到的，包括若干互不接触且上尖下粗的纳米线；N‑纳米线阵列、I‑本征非晶层和P‑透明NiO导电层形成径向异质结。

【技术特征摘要】
1.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述电池依次包括背电极、N型基板、N-纳米线阵列、I-本征非晶层、P-透明NiO导电层和上电极，其中N-纳米线阵列为基于N型基板刻蚀形成的纳米线簇通过碱性试剂二次刻蚀得到的，包括若干互不接触且上尖下粗的纳米线；N-纳米线阵列、I-本征非晶层和P-透明NiO导电层形成径向异质结。2.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述纳米线簇的长度为1.6-2.0μm，所述纳米线簇中每一纳米线底部的直径为170-210nm。3.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述纳米线的长度为1.8-2.2μm，其上端为球冠形或圆形平台，球底面或平台的直径为150-170nm，所述纳米线的下端面直径为170-210nm。4.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于：若干纳米线为正交阵列，相邻纳米线的中心间距为80-120nm。5.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述碱性试剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述碱性试剂的配制PH值为14-16，浓度为8-12wt％，刻蚀时间为5-15s。7.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于：在二次刻蚀后每...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀满林，田勇，郭震，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44