基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池，所述晶体硅太阳电池包括硅片及位于硅片表面的复合陷光结构，所述硅片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面下方形成有PN结，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的介质层及位于介质层上或介质层内的金属纳米颗粒阵列层。本实用新型专利技术中晶体硅太阳电池的开路电压、短路电流均有明显的提升，光电转换效率有了大幅度的提高，取得了意想不到的技术效果。

Crystalline silicon solar cells based on composite trapping structure

【技术实现步骤摘要】
基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池
本技术属于太阳电池
，尤其是一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池。
技术介绍
光伏发电是新能源的重要组成，近年来获得了飞速发展。但光伏发电要成为未来主力能源形势，必须要实现高效率与低成本。目前商业化的太阳电池产品中，晶体硅(单晶和多晶)太阳电池的市场份额最大，一直保持接近九成的市场占有率。提高晶体硅太阳电池效率主要途径之一是提高其表面陷光能力。目前，在晶体硅太阳电池的生产工艺中，绒面工艺和介质减反膜工艺都是为了降低太阳电池的表面反射率，从而提高太阳电池的光电转换效率。然而，目前采用绒面工艺和介质减反膜工艺的陷光系统仍存在一定的光反射损失。另外，为了进一步降低光伏发电的成本，硅片薄片化是必然的发展趋势。而使用薄硅片一方面会增加绒面工艺的难度，另一方面会导致太阳电池吸收厚度的降低，从而降低太阳电池的短路电流。在硅片表面利用金属纳米颗粒能够进一步降低其表面反射率，现有技术中，中国技术专利201310009297.3已公开了一种基于LSP效应陷光增效新型减反射结构的制备方法，具体步骤如下：a.将电阻率为8Ω·cm～13Ω·cm的(100)单晶硅片浸泡在丙酮溶液中，在35℃水浴中超声10min～20min；然后用去离子水冲洗干净后，超声10min～15min；取出样品，放在CP4A清洗液中常温浸泡3min～5min，所述CP4A清洗液为质量分数为40％的氢氟酸、乙酸、质量分数为65％～68％的硝酸及超纯水组成的混合溶液，其中质量分数为40％的氢氟酸、乙酸、质量分数为65％～68％的硝酸及超纯水的体积比为3:5:3:22；最后用质量分数为14％的氢氟酸溶液浸泡2min～3min后，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，放入干燥器中备用；b.用质量分数为3％的氢氧化钠、体积分数为8％的异丙醇配置刻蚀液，其中质量分数为3％的氢氧化钠与体积分数为8％的异丙醇溶液的体积比为25：2，在80℃水浴条件下刻蚀经步骤1处理好的样品30min～50min，在硅表面刻蚀出锥体结构；c.利用高分辨磁控离子溅射仪在已刻蚀的锥体结构表面镀银，溅射电流为15mA～50mA、溅射时间为15s～30s；d.步骤c所得锥体结构表面镀银样品在氮气保护下，在350℃～400℃条件下，退火2h～3h，待冷却后，在硅表面形成一层粒径在40nm～100nm之间的非连续银纳米颗粒，即得到基于LSP效应陷光增效新型减反射结构。然而上述方法中金属银纳米颗粒是直接在硅片表面通过离子溅射制备，一方面，金属银颗粒直接与硅表面接触，会导致硅片严重的表面复合；另一方面，离子直接轰击硅片表面会诱导表面损伤，虽然降低了太阳电池表面的反射率，但表面金属-硅接触复合以及轰击损伤均会导致开路电压的降低，从而影响太阳电池的光电转换效率。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池。
技术实现思路
针对现有技术不足，本技术的目的在于提供一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池。本技术在晶体硅太阳电池的上制备介质层和金属纳米颗粒阵列层，有效避免了金属与硅片的直接接触，同时也避免金属纳米颗粒制备过程中对硅片表面PN结的破坏。在不影响电池片表面钝化的前提下，通过金属纳米颗粒的散射效应以及等离子激元共振近场增强效应，大幅提高了光的吸收，可应用于各类结构的晶体硅太阳电池中。为了实现上述目的，本技术一实施例提供的技术方案如下：一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池，所述晶体硅太阳电池包括硅片及位于硅片表面的复合陷光结构，所述硅片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面下方形成有PN结，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的介质层及位于介质层上或介质层内的金属纳米颗粒阵列层。作为本技术的进一步改进，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的第一介质层、及位于第一介质层上的金属纳米颗粒阵列层。作为本技术的进一步改进，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的第一介质层、位于第一介质层上的金属纳米颗粒阵列层、及位于金属纳米颗粒阵列层上的第二介质层。作为本技术的进一步改进，所述第一介质层包括SiNx、SiO2、SiOxNy、Al2O3、TiO2中的一种或多种，第一介质层的厚度为1～100nm。作为本技术的进一步改进，所述第二介质层包括SiNx、SiO2、SiOxNy、Al2O3、TiO2中的一种或多种，第二介质层的厚度为1～100nm。作为本技术的进一步改进，所述金属纳米颗粒阵列层包括Ag、Cu、Au、Pt、Al纳米颗粒中的一种或多种，金属纳米颗粒的平均尺寸范围为1～200nm，金属纳米颗粒的平均间距为1～500nm。作为本技术的进一步改进，所述硅片为去除损伤层后第一表面具有微结构的硅片或通过制绒工艺在第一表面上形成有绒面结构的硅片。作为本技术的进一步改进，所述硅片为单晶硅片、类单晶硅片、多晶硅片或直接硅片，硅片的厚度范围为20μm～200μm。本技术的有益效果是：本技术中晶体硅太阳电池的开路电压、短路电流均有明显的提升，光电转换效率有了大幅度的提高，取得了意想不到的技术效果。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于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他的附图。图1为本技术实施例一、二和三中晶体硅太阳电池的池结构示意图；图2为本技术实施例四中晶体硅太阳电池的池结构示意图；图3为本技术实施例五中晶体硅太阳电池的池结构示意图；图4为本技术实施例六中晶体硅太阳电池的池结构示意图；图5为本技术实施例一、二和三与对比例一的波长-反射率曲线对比图；图6为本技术实施例四与对比例二的波长-反射率曲线对比图；图7为本技术实施例五与对比例三的波长-反射率曲线对比图；图8为本技术实施例六与对比例四的波长-反射率曲线对比图；图9为本技术实施例一中第一层介质层上纳米银颗粒阵列的SEM图；图10为本技术实施例二中第一层介质层上纳米银颗粒阵列的SEM图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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例，都应当属于本技术保护的范围。本技术公开了一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池，其包括硅片及位于硅片表面的复合陷光结构，硅片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面下方形成有PN结，复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的介质层及位于介质层上或介质层内的金属纳米颗粒阵列层。本技术中所指的第一表面为硅片的前表面(即正面)，第二表面为硅片的背表面(即背面)。具体地，复合陷光结构可以包括位于硅片第一表面上的第一介质层、及位于第一介质层上的金属纳米颗粒阵列层；也可以包括位于硅片第一表面上的第一介质层、位于第一介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池，其特征在于，所述晶体硅太阳电池包括硅片及位于硅片表面的复合陷光结构，所述硅片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面下方形成有PN结，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的介质层及位于介质层上或介质层内的金属纳米颗粒阵列层。

【技术特征摘要】
1.一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池，其特征在于，所述晶体硅太阳电池包括硅片及位于硅片表面的复合陷光结构，所述硅片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面下方形成有PN结，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的介质层及位于介质层上或介质层内的金属纳米颗粒阵列层。2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池，其特征在于，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的第一介质层、及位于第一介质层上的金属纳米颗粒阵列层。3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池，其特征在于，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的第一介质层、位于第一介质层上的金属纳米颗粒阵列层、及位于金属纳米颗粒阵列层上的第二介质层。4.根据权利要求2或3所述的晶体硅太阳电池，其特征在于，所述第一介质层包括SiNx、SiO2、SiOxNy、Al2O3、TiO2中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霆，芦政，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：嘉兴尚能光伏材料科技有限公司，苏州大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33