本发明专利技术公开了一种结合氧化锌纳米线的硅超小绒面太阳电池及其制备方法，该硅超小绒面太阳电池包括：表面具有纳米柱结构的硅衬底；腐蚀该硅衬底的纳米柱结构形成的纳米超小绒面结构；对该具有纳米超小绒面结构的硅衬底进行扩散、清洗和刻边形成的PN结；在该硅衬底具有纳米超小绒面结构的表面形成的钝化层；在该钝化层上形成的叠层钝化层；在该叠层钝化层形成的氧化锌纳米线阵列；以及前电极和背电极。本发明专利技术将氧化锌纳米线阵列生长在硅纳米超小绒面上，利用硅纳米超小绒面的减反和陷光能力，提高电池对入射光的吸收和利用，并利用氧化锌纳米线的压电效应和导电性，克服了超小绒面电池存在的表面复合较大，电极接触不良等缺陷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高效晶体硅太阳电池领域，尤其涉及一种。
技术介绍
近年来，能源紧缺问题和全球变暖的环境问题日益严重，人类对清洁的可再生能源需求空前急切。光伏太阳能是一种重要的可再生能源，具有能源广泛，地域限制少，安全可靠等诸多优势。自1954年第一块硅太阳电池应用至今，太阳电池经过了第一代单晶硅太阳电池、第二代薄膜电池的发展，其技术发展趋势是成本降低，效率提高。目前市场应用的太阳电池以晶体硅电池为主，但成本高仍然是限制光伏产业发展的瓶颈。如何提高效率以降低成本成为太阳电池研究的关注点。由于光谱损失等原因，晶硅电池的理论极限效率为30%左右。而目前产业化的晶硅电池平均效率约为17%。造成电池的实际效率与理论效率存在差距的主要原因包括:光学损失、复合损失以及电极接触等，而其中光学损失占了很大一部分。·为了减少光学损失，提高电池效率，人们制备了多种陷光结构，包括了多孔硅、金字塔绒面以及纳米线结构等，这些结构的特点是一方面可以减少入射光反射，另一方面增加了光在电池体内的光路径，加强对光的吸收。但是目前综合性能、制备成本以及规模化应用等方面，这些陷光结构均并不很理想。因此我们提出了一种超小绒面结构及其制备方法，既有良好的陷光性能又能够低成本规模化的制备，具有很大的市场应用前景。目前的超小绒面电池性能不是非常理想，这是由于超小绒面尺寸小，绒面的起伏比较大，这样常规的氮化硅钝化对其表面很难全部覆盖，造成了电池的表面复合较大；同时，由于电极与绒面表面接触面积的减少，接触电阻增大，影响了电池的填充因子。这些都直接影响太阳电池的效率。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种。·(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，本专利技术实施例提出了一种结合氧化锌纳米线的硅超小绒面太阳电池，包括:表面具有纳米柱结构的硅衬底；腐蚀该硅衬底的纳米柱结构形成的纳米超小绒面结构；对该具有纳米超小绒面结构的硅衬底进行扩散、清洗和刻边形成的PN结；在该硅衬底具有纳米超小绒面结构的表面形成的钝化层；在该钝化层上形成的叠层钝化层；在该叠层钝化层形成的氧化锌纳米线阵列；形成于该氧化锌纳米线阵列上的前电极；以及形成于该硅衬底背面的背电极。上述方案中，所述硅衬底为单晶或多晶硅衬底，掺杂类型为P型或者N型。上述方案中，所述纳米超小绒面结构为尺寸在20 2000nm，长度在0.01 4μπι的纳米结构的减反绒面层。上述方案中，所述PN结的结深为200 600nm。上述方案中，所述钝化层为氧化硅，厚度为5 20nm。上述方案中，所述叠层钝化层为氮化硅钝化层，厚度为20 lOOnm。上述方案中，所述氧化锌纳米线阵列，其中氧化锌纳米线直径为10 lOOnm，长度为 0.1 10 μ m。上述方案中，所述前电极是丝网印刷在硅衬底正面的银浆料，所述背电极是丝网印刷在硅衬底背面的铝浆料，该前电极及背电极是经过高温烧结，形成欧姆接触。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术实施例提出了一种制备结合氧化锌纳米线的硅超小绒面太阳电池的方法，包括:清洗硅衬底；在硅衬底的一面湿法腐蚀或者干法刻蚀形成纳米超小绒面结构；清洗，去除杂质和缺陷；对该具有纳米超小绒面结构的硅衬底进行扩散、清洗和刻边，形成PN结；对具有纳米超小绒面结构的硅衬底表面进行热氧化形成氧化硅钝化层，并在氧化硅钝化层沉积氮化硅钝化层进行叠层钝化形成叠层钝化层；在该叠层钝化层生长氧化锌纳米线形成氧化锌纳米线阵列；以及采用丝网印刷来完成前后电极的制作，并烧结完成电池制备。上述方案中，所述清洗硅衬底的步骤中，是将硅衬底放入浓H2SO4和H2O2的混合溶液煮沸，再置入HF溶液，最后用去离子水清洗。上述方案中，所述在硅衬底的一面湿法腐蚀或者干法刻蚀形成纳米超小绒面结构的步骤中，所述湿法腐蚀为金属诱导化学腐蚀方法，腐蚀时间为2分钟 60分钟；所述干法刻蚀采用反应离子刻蚀。上述方案中，所述清洗，去除杂质和缺陷的步骤中，所述清洗是将硅衬底置于硝酸中清洗，时间为0.1小时 3小时，再放入酸性溶液中腐蚀0.2分钟-50分钟，然后用去离子水清洗。上述方案中，所述对该具有纳米超小绒面结构的硅衬底进行扩散、清洗和刻边，形成PN结的步骤中，所述扩散为η型或P型扩散，对P型衬底采用η型扩散，对N型衬底采用P型扩散。上述方案中，所述η型扩散为磷源扩散，所述P型扩散为硼源扩散或铝推进。上述方案中，所述对具有纳米超小绒面结构的硅衬底表面进行热氧化形成氧化硅钝化层的步骤中，采用干氧氧化方法，温度600 890°C，时间2 80分钟，氧化硅钝化层的厚度为2 200nm。上述方案中，所述在氧化硅钝化层沉积氮化硅钝化层进行叠层钝化形成叠层钝化层的步骤中，采用PECVD方法沉积氮化硅，氮化硅的厚度为20 200nm。上述方案中，所述在该叠层钝化层生长氧化锌纳米线形成氧化锌纳米线阵列的步骤中，是在该叠层钝化层生长一层氧化锌纳米线阵列，生长的方法包括水热法，氧化锌纳米线直径为2nm IOOnm,长度为0.01 μ m 10 μ m。上述方案中，所述采用丝网印刷来完成前后电极的制作的步骤中，丝网印刷前电极采用银浆料，背电极采用 铝浆料。上述方案中，所述采用丝网印刷来完成前后电极的制作的步骤中，所述烧结为无特殊气氛保护的高温烧结，形成电极的欧姆接触。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果:1、本专利技术提供的，纳米超小绒面的引入能够有效减少电池表面的反射率，增加了电池对入射光的吸收和利用。同时，在超小绒面上生长氧化锌纳米线阵列，利用其压电特性产生的场效应钝化效果减少了电池表面的复合，而其导电性则改善了电池电极的接触性能。这样解决了超小绒面结构引入带来的电池缺陷，提高了电池转换效率。2、本专利技术提供的，在已有的制备超小绒面电池的基础上，提出了创新的制备方法，以提高晶硅太阳能电池的转换效率，降低太阳能电池的生产成本，并且能很好地与现有的太阳电池制备工艺兼容。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1为依照本专利技术实施例的结合氧化锌纳米线的硅超小绒面太阳电池的结构示意图；图2为依照本专利技术·实施例的制备结合氧化锌纳米线的硅超小绒面太阳电池的方法流程图；图3到图8为依照本专利技术实施例的制备结合氧化锌纳米线的硅超小绒面太阳电池的工艺流程图。具体实施例方式本专利技术通常涉及一种。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”及/或“上方”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结合氧化锌纳米线的硅超小绒面太阳电池，其特征在于，包括：表面具有纳米柱结构的硅衬底；腐蚀该硅衬底的纳米柱结构形成的纳米超小绒面结构；对该具有纳米超小绒面结构的硅衬底进行扩散、清洗和刻边形成的PN结；在该硅衬底具有纳米超小绒面结构的表面形成的钝化层；在该钝化层上形成的叠层钝化层；在该叠层钝化层形成的氧化锌纳米线阵列；形成于该氧化锌纳米线阵列上的前电极；以及形成于该硅衬底背面的背电极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾锐，窦丙飞，陈晨，金智，刘新宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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