本发明专利技术涉及一种基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池及其制备方法，该方法包括以下步骤：在N型单晶硅衬底的上下表面形成多个对应的第一沟槽与第二沟槽；对所述第一沟槽以及第一凸起进行研磨处理分别形成第一弧形角和第二弧形角；在所述N型单晶硅衬底的下表面的每个第二沟槽中形成N型重掺杂磷扩散区；在所述N型单晶硅衬底的上表面依次形成第一Spiro‑OMeTAD层、第二Spiro‑OMeTAD层、第一PEDOT:PSS层以及正面栅电极；最后在所述N型单晶硅衬底的下表面制备背面电极。本发明专利技术的方法制备基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池具有高质量的有机薄膜，进而具有优异的光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于N型单晶硅衬底的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
，特别是涉及一种基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池。
技术介绍
随着工业化的快速发展，石油、煤炭、天然气等不可再生的资源逐渐枯竭。可再生资源的研究与发展变得越来越重要。现在已经有很多种可再生资源，比如核能、太阳能、生物能、水电能、风能、地热能和潮汐能。在众多新能源中，太阳能以其蕴藏量丰富，无地域限制，清洁无污染，增长最快速，环境最友好，且取之不尽等独特的优势成为研发和利用新能源的焦点。随着科学技术的快速发展，各种太阳能电池得到了快速的发展。其中，基于无机硅材料和有机半导体的硅异质结太阳能电池越来越受到人们的关注，它提供了一种既可以简化制造步骤又可以降低成本的生产技术。如何进一步提高基于无机硅材料和有机半导体的硅异质结太阳能电池的光电转换效率。
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，提供一种基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一N型单晶硅衬底，所述N型单晶硅衬底的上表面为抛光面，在所述N型单晶硅衬底的上表面形成多个平行排列且间隔设置的第一沟槽，所述第一沟槽的截面为等腰梯形，相邻所述第一沟槽之间均形成一第一凸起，接着在所述N型单晶硅衬底的下表面形成多个平行排列且间隔设置的第二沟槽，多个所述第一沟槽与多个所述第二沟槽分别一一对应；2)接着对所述N型单晶硅衬底的上表面的多个所述第一沟槽以及多个所述第一凸起进行研磨处理，使得所述第一沟槽的底部的两个角均为第一弧形角，所述第一弧形角的曲率半径为5-10微米，并使得所述第一凸起的顶部的两个角均为第二弧形角，所述第二弧形角的曲率半径为10-15微米；3)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面和下表面均喷涂含有异丙醇锆的溶液，并进行第一退火处理，以在所述N型单晶硅衬底的上表面和下表面均形成氧化锆层；4)接着利用掩膜对所述N型单晶硅衬底的下表面进行磷扩散工艺，以在所述N型单晶硅衬底的下表面的每个第二沟槽中形成N型重掺杂磷扩散区；5)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂含有Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，并进行第二退火处理，形成第一Spiro-OMeTAD层；6)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂含有Spiro-OMeTAD和银纳米颗粒的氯苯溶液，并进行第三退火处理，形成第二Spiro-OMeTAD层；7)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂PEDOT:PSS溶液，并进行第四退火处理，形成第一PEDOT:PSS层；8)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面制备正面栅电极；9)接着在所述N型单晶硅衬底的下表面制备背面电极。作为优选，在所述步骤(1)中，所述第一沟槽的倾斜侧面与所述N型单晶硅衬底的上表面的夹角为30°-60°，所述第一沟槽的底面的宽度为3-5毫米，所述第一沟槽的深度100-200微米，相邻所述第一沟槽之间的间距为2-4毫米，所述第二沟槽的截面为矩形，所述第二沟槽的底面的宽度与所述第一沟槽的底面的宽度相同，所述第二沟槽的深度为10-20微米。作为优选，在所述步骤(3)中，所述含有异丙醇锆的溶液中异丙醇锆的浓度为1-2mg/ml，所述第一退火处理的具体工艺为：在300-400℃的温度下退火处理20-30分钟。作为优选，在所述步骤(4)中，所述N型单晶硅片的掺杂浓度为1017-1019cm-3，所述N型重掺杂磷扩散区的掺杂浓度为1018-1020cm-3。作为优选，在所述步骤(5)中，所述含有Spiro-OMeTAD的氯苯溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为3-8mg/ml，旋涂的转速为2000-3000转/分钟，旋涂的时间为2-5分钟，所述第二退火处理的温度为90-105℃以及时间为10-20分钟。作为优选，在所述步骤(6)中，所述含有Spiro-OMeTAD和银纳米颗粒的氯苯溶液中的Spiro-OMeTAD的浓度为2-4mg/ml，所述银纳米颗粒的浓度为0.5-1mg/ml，所述银纳米颗粒的粒径为1-5纳米，旋涂的转速为3500-5000转/分钟，旋涂的时间为1-3分钟，所述第三退火处理的温度为100-110℃以及时间为10-15分钟。作为优选，在所述步骤(7)中，旋涂的转速为1800-3000转/分钟，旋涂的时间为2-4分钟，所述第四退火处理的温度为115-125℃以及时间为15-25分钟。作为优选，在所述步骤(8)中，所述正面栅电极的的材质为铜或者铝，所述正面栅电极的厚度为200-400纳米；在所述步骤(9)中，背面电极的材质银，所述背面电极的厚度为300-600纳米。本专利技术还提出一种基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池，其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：本专利技术的基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池的制备过程中，通过在所述N型单晶硅衬底的上下表面设置对应的第一沟槽和第二沟槽，并对所述N型单晶硅衬底的上表面的所述第一沟槽以及所述第一凸起进行研磨处理，使得所述第一沟槽的底部的两个角均为第一弧形角，并使得所述第一凸起的顶部的两个角均为第二弧形角，并进一步优化第一弧形角和第二弧形角的曲率半径，使得可以在N型单晶硅衬底表面形成高质量有机薄膜。有效提高了有机薄膜的电子迁移率，进而提高相应太阳能电池的光电转换效率。通过优化第一沟槽的形状、角度以及尺寸，有效提高了异质结的接触面积，并通过设置对应的第一沟槽和第二沟槽，有效改善了电子和空穴的传输效率，进一步提高其光电转换效率。通过优化各有机薄膜的制备方式以及材质，进一步提高有机薄膜的成膜性能和导电率。附图说明图1为本专利技术的基于N型单晶硅衬底的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提出一种基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一N型单晶硅衬底，所述N型单晶硅衬底的上表面为抛光面，在所述N型单晶硅衬底的上表面形成多个平行排列且间隔设置的第一沟槽，所述第一沟槽的截面为等腰梯形，相邻所述第一沟槽之间均形成一第一凸起，接着在所述N型单晶硅衬底的下表面形成多个平行排列且间隔设置的第二沟槽，多个所述第一沟槽与多个所述第二沟槽分别一一对应；2)接着对所述N型单晶硅衬底的上表面的多个所述第一沟槽以及多个所述第一凸起进行研磨处理，使得所述第一沟槽的底部的两个角均为第一弧形角，所述第一弧形角的曲率半径为5-10微米，并使得所述第一凸起的顶部的两个角均为第二弧形角，所述第二弧形角的曲率半径为10-15微米；3)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面和下表面均喷涂含有异丙醇锆的溶液，并进行第一退火处理，以在所述N型单晶硅衬底的上表面和下表面均形成氧化锆层；4)接着利用掩膜对所述N型单晶硅衬底的下表面进行磷扩散工艺，以在所述N型单晶硅衬底的下表面的每个第二沟槽中形成N型重掺杂磷扩散区；5)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂含有Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，并进行第二退火处理，形成第一Spiro-OMeTAD层；6)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂含有Spiro-OMeTAD和银纳米颗粒的氯苯溶液，并进行第三退火处理，形成第二Spiro-OMeTAD层；7)接着在所述N本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于N型单晶硅衬底的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)提供一N型单晶硅衬底，所述N型单晶硅衬底的上表面为抛光面，在所述N型单晶硅衬底的上表面形成多个平行排列且间隔设置的第一沟槽，所述第一沟槽的截面为等腰梯形，相邻所述第一沟槽之间均形成一第一凸起，接着在所述N型单晶硅衬底的下表面形成多个平行排列且间隔设置的第二沟槽，多个所述第一沟槽与多个所述第二沟槽分别一一对应；2)接着对所述N型单晶硅衬底的上表面的多个所述第一沟槽以及多个所述第一凸起进行研磨处理，使得所述第一沟槽的底部的两个角均为第一弧形角，所述第一弧形角的曲率半径为5‑10微米，并使得所述第一凸起的顶部的两个角均为第二弧形角，所述第二弧形角的曲率半径为10‑15微米；3)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面和下表面均喷涂含有异丙醇锆的溶液，并进行第一退火处理，以在所述N型单晶硅衬底的上表面和下表面均形成氧化锆层；4)接着利用掩膜对所述N型单晶硅衬底的下表面进行磷扩散工艺，以在所述N型单晶硅衬底的下表面的每个第二沟槽中形成N型重掺杂磷扩散区；5)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂含有Spiro‑OMeTAD的氯苯溶液，并进行第二退火处理，形成第一Spiro‑OMeTAD层；6)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂含有Spiro‑OMeTAD和银纳米颗粒的氯苯溶液，并进行第三退火处理，形成第二Spiro‑OMeTAD层；7)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂PEDOT:PSS溶液，并进行第四退火处理，形成第一PEDOT:PSS层；8)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面制备正面栅电极；9)接着在所述N型单晶硅衬底的下表面制备背面电极。...
【技术特征摘要】
1.一种基于N型单晶硅衬底的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)提供一N型单晶硅衬底，所述N型单晶硅衬底的上表面为抛光面，在所述N型单晶硅衬底的上表面形成多个平行排列且间隔设置的第一沟槽，所述第一沟槽的截面为等腰梯形，相邻所述第一沟槽之间均形成一第一凸起，接着在所述N型单晶硅衬底的下表面形成多个平行排列且间隔设置的第二沟槽，多个所述第一沟槽与多个所述第二沟槽分别一一对应；2)接着对所述N型单晶硅衬底的上表面的多个所述第一沟槽以及多个所述第一凸起进行研磨处理，使得所述第一沟槽的底部的两个角均为第一弧形角，所述第一弧形角的曲率半径为5-10微米，并使得所述第一凸起的顶部的两个角均为第二弧形角，所述第二弧形角的曲率半径为10-15微米；3)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面和下表面均喷涂含有异丙醇锆的溶液，并进行第一退火处理，以在所述N型单晶硅衬底的上表面和下表面均形成氧化锆层；4)接着利用掩膜对所述N型单晶硅衬底的下表面进行磷扩散工艺，以在所述N型单晶硅衬底的下表面的每个第二沟槽中形成N型重掺杂磷扩散区；5)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂含有Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，并进行第二退火处理，形成第一Spiro-OMeTAD层；6)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂含有Spiro-OMeTAD和银纳米颗粒的氯苯溶液，并进行第三退火处理，形成第二Spiro-OMeTAD层；7)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面旋涂PEDOT:PSS溶液，并进行第四退火处理，形成第一PEDOT:PSS层；8)接着在所述N型单晶硅衬底的上表面制备正面栅电极；9)接着在所述N型单晶硅衬底的下表面制备背面电极。2.根据权利要求1所述的基于N型单晶硅衬底的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述第一沟槽的倾斜侧面与所述N型单晶硅衬底的上表面的夹角为30°-60°，所述第一沟槽的底面的宽度为3-5毫米，所述第一沟槽的深度100-200微米，相邻所述第一沟槽之间的间距为2-4毫米，所述第二沟槽的截面为矩形，所述第二沟槽的底面的宽度与所述第一沟槽的底面的宽度相同，所述第二沟槽的...
【专利技术属性】
技术研发人员：管先炳，
申请(专利权)人：苏州钱正科技咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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