一种硅异质结太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硅异质结太阳能电池及其制备方法，该方法包括以下步骤对n型硅片进行制绒处理、对所述n型硅片进行钝化处理、氯化锶界面修饰薄膜的制备、Spiro‑OMeTAD复合层的制备、PEDOT:PSS复合层的制备、Bphen界面层的制备、正面栅电极的制备以及背面电极的制备。本发明专利技术的硅异质结太阳能电池具有优异的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种硅异质结太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种硅异质结太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
硅太阳能电池主要包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、硅基薄膜太阳能电池以及有机无机杂化太阳能电池。传统的硅太阳能电池制备过程中温度较高，对硅材料的纯度较高，进而导致成本较高，使得传统的硅太阳能电池难以进行大规模应用。有机无机杂化太阳能电池由于制备工艺简单且制备过程的温度较低而引起了人们的广泛关注，然而现有的有机无机杂化太阳能电池的光电转换效率较低。如何改善有机无机杂化太阳能电池的结构，以提高其光电转换效率，是业界亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种硅异质结太阳能电池及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术提出的一种硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：(1)对n型硅片进行制绒处理，然后在酸性溶液中浸泡以去除n型硅片表面的自然氧化硅层；(2)对所述n型硅片进行钝化处理：在所述n型硅片的上表面旋涂含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液，并进行干燥处理，接着在所述n型硅片的下表面旋涂上述含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液，然后进行第一次退火处理，在所述n型硅片的上下表面均形成钝化薄膜；(3)氯化锶界面修饰薄膜的制备：在步骤(2)得到的n型硅片的上表面旋涂含有氯化锶的水溶液，其中所述含有氯化锶的水溶液中氯化锶的浓度为0.03-0.09mg/ml,然后进行第二次退火处理，在所述n型硅片的上表面形成氯化锶界面修饰薄膜；(4)Spiro-OMeTAD复合层的制备：在步骤(3)得到的n型硅片的上表面旋涂含有CuInS2量子点和Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，其中所述CuInS2量子点的浓度为0.5-1mg/ml，所述Spiro-OMeTAD的浓度为10-15mg/ml，然后进行第三次退火处理，形成所述Spiro-OMeTAD复合层；(5)PEDOT:PSS复合层的制备：在步骤(4)得到的n型硅片的上表面旋涂含有硫化亚铜纳米颗粒和PEDOT:PSS的混合溶液，其中所述硫化亚铜纳米颗粒的浓度为0.3-0.9mg/ml，然后进行第四次退火处理，形成所述PEDOT:PSS复合层；(6)Bphen界面层的制备：在步骤(5)得到的n型硅片的下表面蒸镀Bphen，以形成所述Bphen界面层；(7)正面栅电极的制备；(8)背面电极的制备。作为优选的，在所述步骤(2)中，所述含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液中所述正丙醇钇的浓度为0.3-0.6mg/ml，所述正丙醇铪的浓度为0.5-1mg/ml，旋涂的转速均为4000-5000转/分钟，所述第一次退火处理的退火温度为200-300℃，所述第一次退火处理的退火时间为20-30分钟。作为优选的，在所述步骤(3)中，旋涂的转速为2000-3000转/分钟，所述第二次退火处理的退火温度为200-250℃，所述第二次退火处理的退火时间为10-20分钟。作为优选的，在所述步骤(4)中，旋涂的转速为3000-4000转/分钟，所述CuInS2量子点的粒径为5-10纳米，所述第三次退火处理的退火温度为100-120℃，所述第三次退火处理的退火时间为15-25分钟。作为优选的，在所述步骤(5)中，旋涂的转速为2000-3000转/分钟，所述第四次退火处理的退火温度为120-130℃，所述第四次退火处理的退火时间为20-30分钟，所述PEDOT:PSS复合层的厚度为30-50纳米，所述硫化亚铜纳米颗粒的粒径为3-6纳米。作为优选的，在所述步骤(6)中，蒸镀Bphen的蒸镀速率为1-3埃米/秒，蒸镀Bphen的时间为3-8秒。作为优选的，在所述步骤(7)中，通过PVD法形成所述正面栅电极，所述正面栅电极为银栅电极，所述正面栅电极的厚度为100-200纳米。作为优选的，在所述步骤(8)中通过PVD法形成所述背面电极，所述背面电极的材质为铝，所述背面电极的厚度为200-400纳米。本专利技术还提供了一种硅异质结太阳能电池，所述硅异质结太阳能电池为采用上述方法制备形成的。本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术的硅异质结太阳能电池中，通过在硅片表面旋涂有机金属化合物，并通过退火的方式在硅片表面形成超薄的金属氧化物薄膜，有效钝化硅表面的同时，不会阻碍电子和空穴的传输，氯化锶界面修饰薄膜的存在可以改善Spiro-OMeTAD复合层与n型硅片的接触势垒，有效提高了内建电场，CuInS2量子点的存在则改善了空穴在Spiro-OMeTAD复合层的传输性能，PEDOT:PSS复合层中含有硫化亚铜纳米颗粒，有效增加了空穴的迁移速率，Bphen界面层的存在改善了背面电极和硅片之间的接触势垒，进一步提高了硅异质结太阳能电池的光电转换效率。本专利技术的硅异质结太阳能电池的制备过程简单，不需要昂贵的设备，易于工业化生产，通过优化各组分的具体含量以及具体的制备工艺参数，有效提高了硅异质结太阳能电池的光电转换效率。附图说明图1为本专利技术的硅异质结太阳能电池的结构示意图。具体实施方式本专利技术具体实施例提出的一种硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：(1)对n型硅片进行制绒处理，然后在酸性溶液中浸泡以去除n型硅片表面的自然氧化硅层；(2)对所述n型硅片进行钝化处理：在所述n型硅片的上表面旋涂含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液，并进行干燥处理，接着在所述n型硅片的下表面旋涂上述含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液，然后进行第一次退火处理，在所述n型硅片的上下表面均形成钝化薄膜；(3)氯化锶界面修饰薄膜的制备：在步骤(2)得到的n型硅片的上表面旋涂含有氯化锶的水溶液，其中所述含有氯化锶的水溶液中氯化锶的浓度为0.03-0.09mg/ml,然后进行第二次退火处理，在所述n型硅片的上表面形成氯化锶界面修饰薄膜；(4)Spiro-OMeTAD复合层的制备：在步骤(3)得到的n型硅片的上表面旋涂含有CuInS2量子点和Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，其中所述CuInS2量子点的浓度为0.5-1mg/ml，所述Spiro-OMeTAD的浓度为10-15mg/ml，然后进行第三次退火处理，形成所述Spiro-OMeTAD复合层；(5)PEDOT:PSS复合层的制备：在步骤(4)得到的n型硅片的上表面旋涂含有硫化亚铜纳米颗粒和PEDOT:PSS的混合溶液，其中所述硫化亚铜纳米颗粒的浓度为0.3-0.9mg/ml，然后进行第四次退火处理，形成所述PEDOT:PSS复合层；(6)Bphen界面层的制备：在步骤(5)得到的n型硅片的下表面蒸镀Bphen，以形成所述Bphen界面层；(7)正面栅电极的制备；(8)背面电极的制备。其中，在所述步骤(2)中，所述含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液中所述正丙醇钇的浓度为0.3-0.6mg/ml，所述正丙醇铪的浓度为0.5-1mg/ml，旋涂的转速均为4000-5000转/分钟，所述第一次退火处理的退火温度为200-300℃，所述第一次退火处理的退火时间为20-30分钟。在所述步骤(3)中，旋涂的转速为2000-3000转/分钟，所述第二次退火处理的退火温度为200-250℃，所述第二次退火处理的退火时间为10-20分钟。在所述步骤(4)中，旋涂的转速为3000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的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对n型硅片进行制绒处理，然后在酸性溶液中浸泡以去除n型硅片表面的自然氧化硅层；(2)对所述n型硅片进行钝化处理：在所述n型硅片的上表面旋涂含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液，并进行干燥处理，接着在所述n型硅片的下表面旋涂上述含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液，然后进行第一次退火处理，在所述n型硅片的上下表面均形成钝化薄膜；(3)氯化锶界面修饰薄膜的制备：在步骤(2)得到的n型硅片的上表面旋涂含有氯化锶的水溶液，其中所述含有氯化锶的水溶液中氯化锶的浓度为0.03‑0.09mg/ml,然后进行第二次退火处理，在所述n型硅片的上表面形成氯化锶界面修饰薄膜；(4)Spiro‑OMeTAD复合层的制备：在步骤(3)得到的n型硅片的上表面旋涂含有CuInS2量子点和Spiro‑OMeTAD的氯苯溶液，其中所述CuInS2量子点的浓度为0.5‑1mg/ml，所述Spiro‑OMeTAD的浓度为10‑15mg/ml，然后进行第三次退火处理，形成所述Spiro‑OMeTAD复合层；(5)PEDOT:PSS复合层的制备：在步骤(4)得到的n型硅片的上表面旋涂含有硫化亚铜纳米颗粒和PEDOT:PSS的混合溶液，其中所述硫化亚铜纳米颗粒的浓度为0.3‑0.9mg/ml，然后进行第四次退火处理，形成所述PEDOT:PSS复合层；(6)Bphen界面层的制备：在步骤(5)得到的n型硅片的下表面蒸镀Bphen，以形成所述Bphen界面层；(7)正面栅电极的制备；(8)背面电极的制备。...

【技术特征摘要】
1.一种硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对n型硅片进行制绒处理，然后在酸性溶液中浸泡以去除n型硅片表面的自然氧化硅层；(2)对所述n型硅片进行钝化处理：在所述n型硅片的上表面旋涂含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液，并进行干燥处理，接着在所述n型硅片的下表面旋涂上述含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液，然后进行第一次退火处理，在所述n型硅片的上下表面均形成钝化薄膜；(3)氯化锶界面修饰薄膜的制备：在步骤(2)得到的n型硅片的上表面旋涂含有氯化锶的水溶液，其中所述含有氯化锶的水溶液中氯化锶的浓度为0.03-0.09mg/ml,然后进行第二次退火处理，在所述n型硅片的上表面形成氯化锶界面修饰薄膜；(4)Spiro-OMeTAD复合层的制备：在步骤(3)得到的n型硅片的上表面旋涂含有CuInS2量子点和Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，其中所述CuInS2量子点的浓度为0.5-1mg/ml，所述Spiro-OMeTAD的浓度为10-15mg/ml，然后进行第三次退火处理，形成所述Spiro-OMeTAD复合层；(5)PEDOT:PSS复合层的制备：在步骤(4)得到的n型硅片的上表面旋涂含有硫化亚铜纳米颗粒和PEDOT:PSS的混合溶液，其中所述硫化亚铜纳米颗粒的浓度为0.3-0.9mg/ml，然后进行第四次退火处理，形成所述PEDOT:PSS复合层；(6)Bphen界面层的制备：在步骤(5)得到的n型硅片的下表面蒸镀Bphen，以形成所述Bphen界面层；(7)正面栅电极的制备；(8)背面电极的制备。2.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，所述含有正丙醇钇和正丙醇铪的混合溶液中所述正丙醇钇的浓度为0.3-0.6mg/ml，所述正丙醇铪的浓度为0.5-1mg/ml，旋涂的转速均为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，
申请(专利权)人：苏州宝澜环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32