一种杂化太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术涉及电池制造技术领域，提供了一种制备杂化太阳能电池的方法，通过插指电极刷图法、电池导电薄膜喷涂法，实现在低温环境下制备杂化太阳能电池，并且不影响电池其它方面的性能，从而有效提高了杂化太阳能电池制造的自动化水平，避免了在插指电极制造过程中由于高温工艺而对有机薄膜造成损伤，提高了电池的使用效率，简化了杂化太阳能电池的制备方法。

Preparation method of hybrid solar cell

The present invention relates to the technical field of battery manufacturing, provides a method for preparing a hybrid solar cell, by interdigitated electrode coating method brush map method, battery conductive film, realize the preparation of hybrid solar cells in low temperature environment, and does not affect the performance of the battery in other aspects, so as to effectively improve the level of automation of hybrid solar cell manufacturing and avoid the interdigitated electrode manufacturing process due to the high temperature process of organic thin film damage, improve the service efficiency of the battery, simplifies the preparation method of hybrid solar cells.

【技术实现步骤摘要】
一种杂化太阳能电池的制备方法
本专利技术属于太阳能电池制备
，特别是涉及一种杂化太阳能电池的制备方法。
技术介绍
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，晶体硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能。因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。目前，杂化太阳能电池受到了大家的广泛关注，其优点在于：由于其正面没有主栅线，减少了电池片的遮光，提高了电池片的转换效率，在制作组件时，可以减少焊带对电池片的遮光影响，同时采用新的封装方式可以降低电池片的串联电阻，减小电池片的功率损失。现有技术中，制备N型背接触太阳能电池的常规方法是通过液态源热扩散在硅片的两面分别形成硼掺杂层和磷掺杂层，其中，硼掺杂层与N型基体形成PN结。然而，该方法存在如下问题：(1)液态源扩散需要高温过程才能实现，尤其相对于磷扩散需要800～900℃的温度而言，硼扩散温度一般高900～1100℃，且需要的时间更长，这会对硅片产生不良影响，降低其少子寿命，最终会影响太阳能电池的光电转换效率；(2)由于背接触电池的正负电极的焊接位都位于电池的背面，要求正面电极的焊接位必须与背面掺杂层处于断路状态，即正面电极的焊接位不能与背面掺杂层直接连接，这就要求正面电极的焊接位及其周边一定范围区域不能有背面掺杂，否则将形成短路；上述采用液态源扩散的方法制备背面掺杂层难以直接在特定区域有选择地进行掺杂，需要采用预先制备阻挡层或者扩散后去除的方法实现上述要求，工艺过程复杂、难度较大。现有技术中杂化太阳能电池制备中大都采用旋涂法，而旋涂法存在旋涂不均匀的缺陷，从而严重影响电池的性能，并且旋涂法不便于机械化操作，从而影响工业生产的效率；传统太阳能电池电极的制作通常采用热蒸发和溅射电极的方法，可这两种方法制作的电极拥有不可避免的弊端，都需要在高温下进行操作，而因为太阳能电池中存在有机P型薄膜其在遇高温时，性能会受到影响，甚至损坏，并且其在使用过程中用量也较大，为了克服这些缺陷，需要一种在低温环境下制备插指型太阳能电极的方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中旋涂法涂抹不均匀及常规高温下制作电极而影响电池性能的技术问题，本专利技术提供了一种制备杂化太阳能电池的方法。本专利技术的技术方案是包括以下步骤，a、将硅衬底进行清洗；b、将浓度为5％的DMSO和浓度为1％的TtritonX-100混合均匀搅拌；c将浓度为5％的DMSO和浓度为1％的TtritonX-100混合、过滤并加入喷墨打印机墨盒A中待用；d将纳米金颗粒用IPA溶液稀释放入墨盒B中；e利用A墨盒中的混合物在硅衬底上打印设置图形；f利用B墨盒中的材料在PSS层上打印与步骤d中相同的图形，然后进行退火；g在硅衬底层下部通过喷涂法形成P型导电薄膜；h将Ga、In以比例1：1-3进行混合加热，形成Ga-In液态合金，接下来将金属插指形掩膜覆盖在纳米层表面上，用刷子沾取液态Ga-In合金，涂在掩膜表面，并完全覆盖，待Ga-In液态合金冷却变为固态后，取下掩膜，形成插指型电极；i在P型导电薄膜下部涂覆Ga-In合金液，冷却后形成金属背电极。步骤a中将硅衬底进行清洗具体为(1)将硅衬底样片在NH4OH+H2O2试剂浸泡样品5min，取出后烘干，以去除样品表面有机残余物；(2)将去除表面有机残余物后的样片再使用HCl+H2O2试剂浸泡样品10min，取出后烘干，以去除离子污染物。步骤b中将浓度为5％的DMSO和浓度为1％的TtritonX-100混合均匀搅拌时间为10-30分钟。步骤c中用0.3—0.7的水性滤头将5％DMSO和1％TtritonX-100混合物进行过滤。步骤d中将纳米金颗粒用IPA溶液稀释比例为1:3-20。步骤f中的退火温度为100-150℃，时间为10-30min。所述步骤g中的P型导电薄膜厚度为70-100nm。步骤h中将Ga、In以比例1：1进行混合加热最低温度为95℃。本专利技术的有益效果是，降低了太阳能电池的生产成本，保证薄膜电池分布更加均匀，降低了电池电极的制备温度，从而有效提高电池的光电转换效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，这些附图所直接得到的技术方案也应属于本专利技术的保护范围。图1是本专利技术中所述电池结构的示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细说明。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。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。实施例1本专利技术的技术方案是包括以下步骤，首先取硅衬底进行清洗，洗去其表面的有机残余物及离子污染物；之后称取100g浓度为5％DMSO和100g浓度为1％TtritonX-100混合均匀搅拌；然后将上述浓度为5％的DMSO和浓度为1％的TtritonX-100混合后进行过滤之后加入平板喷墨打印机墨盒中标记为A待用；接下来将纳米MnO2颗粒用IPA溶液稀释放入墨盒B中，在打印机中设置想要打印的图形，并且设定打印颜色的红绿蓝比例为1：1：1，电脑中画出的颜色为黑白色，颜色亮度取120；将清洗干净的硅衬底放置在平板上，然后利用A墨盒中的浓度为5％的DMSO和浓度为1％的TtritonX-100混合物在硅衬底上打印所设置的图形，形成PEDOT：PSS图形面积需全面覆盖硅衬底；待所打印图形干燥后再利用B墨盒中的材料，即经IPA溶液稀释过的纳米MnO2颗粒，在PSS层上打印与步骤d中相同的图形，然后放入烘箱中进行退火；而后待温度降至室温后，再在硅衬底层下部通过喷涂法形成P型导电薄膜，其中P型导电薄膜的厚度通过调节灰度来实现；接下来将Ga、In以比例1：1进行混合放入干锅中进行加热，形成Ga-In液态合金，接下来将金属插指形掩膜覆盖在纳米层表面上，用刷子沾取液态Ga-In合金，涂在掩膜表面，并完全覆盖，待Ga-In液态合金冷却变为固态后，取下掩膜，形成插指型电极；最后在P型导电薄膜下部涂覆Ga-In合金液，冷却后形成金属背电极。本实施方式中采用喷涂法制作P型导电薄膜，解决了旋涂法因其的涂抹不均匀的缺陷，同时避免了对人工熟练程度的依赖，便于自动化操作，成品率更高；本专利技术中增加了ITO透明导电薄膜的设计，不仅能起到有效钝化电池背面，减少复合的作用，同时提高了背电极串联电阻，有利于提高电池的光电转换效率；另外本专利技术中通过对Ga-In合金反复试验，最终确定了Ga-In合金中比例，满足了低温环境下制造电极的需求，采用刷图法替代了传统电极制作的热蒸法和溅射法，在保证太阳能电池性能的前提下，避免了高温工艺对有机P型薄膜的损伤，并且减小了使用量。实施例2本专利技术的技术方案是包括以下步骤，首先将硅衬底进行清洗具体为(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将硅衬底进行清洗；b、将浓度为5％的DMSO和浓度为1％的Ttriton X‑100混合均匀搅拌；c将浓度为5％的DMSO和浓度为1％的Ttriton X‑100混合物过滤并加入喷墨打印机墨盒A中待用；d将纳米金颗粒用IPA溶液稀释放入墨盒B中；e利用A墨盒中的混合物在硅衬底上打印设置图形；f利用B墨盒中的材料在PSS层上打印与步骤d中相同的图形，然后进行退火；g在硅衬底层下部通过喷涂法形成P型导电薄膜；h将Ga、In以比例1：1‑3进行混合加热，形成Ga‑In液态合金，接下来将金属插指形掩膜覆盖在纳米层表面上，用刷子沾取液态Ga‑In合金，涂在掩膜表面，并完全覆盖，待Ga‑In液态合金冷却变为固态后，取下掩膜，形成插指型电极；i在P型导电薄膜下部涂覆Ga‑In合金液，冷却后形成金属背电极。

【技术特征摘要】
1.一种杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将硅衬底进行清洗；b、将浓度为5％的DMSO和浓度为1％的TtritonX-100混合均匀搅拌；c将浓度为5％的DMSO和浓度为1％的TtritonX-100混合物过滤并加入喷墨打印机墨盒A中待用；d将纳米金颗粒用IPA溶液稀释放入墨盒B中；e利用A墨盒中的混合物在硅衬底上打印设置图形；f利用B墨盒中的材料在PSS层上打印与步骤d中相同的图形，然后进行退火；g在硅衬底层下部通过喷涂法形成P型导电薄膜；h将Ga、In以比例1：1-3进行混合加热，形成Ga-In液态合金，接下来将金属插指形掩膜覆盖在纳米层表面上，用刷子沾取液态Ga-In合金，涂在掩膜表面，并完全覆盖，待Ga-In液态合金冷却变为固态后，取下掩膜，形成插指型电极；i在P型导电薄膜下部涂覆Ga-In合金液，冷却后形成金属背电极。2.根据权利要求1所述的杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤a中将硅衬底进行清洗具体为(1)将硅衬底样片在NH4OH+H2O2试剂浸泡样品5min，取出后烘干，以去除样品表面有机残余物；(2)将去除表面有机残余物后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：关赫，杜永乾，张双喜，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61