一種黑硅太陽能電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及晶硅太陽能電池技術領域，尤其涉及一種黑硅太陽能電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應把光能轉換成電能的器件，當太陽光照在半導體P-N結(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(V_Epair)，在P-N結電場的作用下，空穴由N區流向P區，電子由P區流向N區，接通電路后就形成電流。
[0003]由于是利用各種勢皇的光生伏特效應將太陽光能轉換成電能的固體半導體器件，故又稱太陽能電池或光伏電池，是太陽能電池陣電源系統的重要組件。太陽能電池主要有晶硅(Si)電池，三五族半導體電池(GaAs, Cds/Cu2S, Cds/CdTe, Cds/InP, CdTe/Cu2Te)，無機電池，有機電池等，其中晶硅太陽能電池居市場主流主導地位。晶硅太陽能電池的基本材料為純度達99.9999%、電阻率在10 Ω-cm以上的P型單晶硅，包括正面絨面、正面p-n結、正面減反射膜、正背面電極等部分。在組件封裝為正面受光照面加透光蓋片(如高透玻璃及EVA)保護，防止電池受外層空間范愛倫帶內高能電子和質子的輻射損傷。
[0004]減少電池表面光反射率的方式對電池效率提升有很大幫助。目前常規電池表面減反有兩種技術:一種是在電池表面形成具陷光功能的微結構，通常采用酸或堿溶液刻蝕產生微米絨面結構，另一種方法是在電池表面鍍上減反膜，常用的有Si3N4，S1x, ZnO, T1x等薄膜或其中2種薄膜的組合。
[0005]因此，黑硅材料是在晶硅表面形成一層納米量級的微結構，幾乎能陷住所有可見光，反射率可低至零，當光照射在黑硅表面時，光子進入尖錐結構后沒有被直接反射，而是經多次折射后進入尖錐底部，減少了光的反射。黑硅不僅在可見光范圍內反射率低，在紅外光區域亦是如此，因此在光電探測以及太陽能電池領域具有很強的優勢。

【發明內容】

[0006]本發明提出一種黑硅太陽能電池及其制備方法，以解決目前太陽能電池表面反射率差，短路電流小，光電轉換效率低的技術問題。
[0007]本發明采用如下技術方案實現:一種黑硅太陽能電池制備方法，其中，該制備方法包括如下步驟:
[0008]a)對硅片進行酸制絨處理；
[0009]b)使用金屬催化化學刻蝕法(MCCE)對硅片進行刻蝕；
[0010]C)使用三氯氧磷擴散形成p-n結；
[0011]d)使用酸溶液或堿溶液進行去除磷硅玻璃；
[0012]e)在硅片正面使用臭氧形成高折射率二氧化硅層；
[0013]f)在高折射率二氧化硅層上使用PECVD沉積高折射率氮化硅層；
[0014]g)金屬電極制備；
[0015]h)高溫燒結，形成黑硅太陽能電池。
[0016]作為上述方案的改進，所述步驟b中還包括以下步驟，將酸制絨后的硅片置于
0.03-0.3mol/L的AgNO3S液中，以電化學沉積法來實現Ag納米顆粒沉積，并采用質量比H2O2AlF為1.0-1.5的HF和H2O2混合溶液刻蝕負載有Ag納米顆粒的硅片。
[0017]作為上述方案的改進，所述步驟b中還包括以下步驟:采用濕式化學清洗去除Ag顆粒，使用HPM(質量比HCl:H2O2:H2O為1:1:6，反應溫度70_90°C )、DHF(質量比HF/H20為1:100,反應溫度為室溫)、(質量比HNO3:H2O為2:5，反應溫度為室溫)清洗去除Ag顆粒，采用質量分數0.036%的KOH溶液以及RCA清洗黑硅硅片，修正刻蝕。
[0018]作為上述方案的改進，所述步驟e中，所述高折射率二氧化硅層的折射率在
2.5-3.0，膜厚為 l-5nm。
[0019]作為上述方案的改進，所述黑硅太陽能電池正面反射率為0.5%。
[0020]作為上述方案的改進，高折射率二氧化娃層膜厚為3nm。
[0021]作為上述方案的改進，所述高折射率二氧化硅層折射率為2.6。
[0022]作為上述方案的改進，所述高折射率氮化娃層膜厚為80nm。
[0023]作為上述方案的改進，所述高折射率氮化硅層折射率為2.12。
[0024]相應地，本發明還提供一種黑硅太陽能電池，其由上述的制備方法制得。
[0025]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:本發明提供了一種黑硅太陽能電池及其制備方法，相較于傳統太陽能電池，所述黑硅太陽能電池可有效降低太陽能電池表面反射率，短路電流大幅提高(150-300mA)，進而提升光電轉換效率，不僅具有結構設計新穎、制作簡單、成本低廉，而且適合大批量生產。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明一種黑硅太陽能電池制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
[0028]如圖1所示，一種黑硅太陽能電池制備方法，其中，該制備方法包括如下步驟:
[0029]步驟1:對硅片進行酸制絨處理；
[0030]步驟2:使用金屬催化化學刻蝕法(MCCE)對硅片進行刻蝕；
[0031]步驟3:使用三氯氧磷擴散形成p-n結；
[0032]步驟4:使用酸溶液或堿溶液進行去除磷硅玻璃；
[0033]步驟5:在硅片正面使用臭氧形成高折射率二氧化硅層；
[0034]步驟6:在高折射率二氧化硅層上使用PECVD沉積高折射率氮化硅層；
[0035]步驟7:金屬電極制備；
[0036]步驟8:高溫燒結，形成黑硅太陽能電池。
[0037]其中，所述步驟2中還包括以下步驟，將酸制絨后的硅片置于0.03-0.3mol/L的AgNO3S液中，以電化學沉積法來實現Ag納米顆粒沉積，并采用質量比H 202/HF為1.0-1.5的HF和H2O2混合溶液刻蝕負載有Ag納米顆粒的硅片。
[0038]所述步驟2中還包括以下步驟:采用濕式化學清洗去除Ag顆粒。
[0039]所述步驟2中還包括以下步驟，使用HPM(質量比HC1:H202:H20為1:1:6，反應溫度70-900C )、DHF(質量比HF/H20為1:100，反應溫度為室溫)、(質量比HNO3 = H2O為2:5,反應溫度為室溫)清洗去除Ag顆粒。
[0040]所述步驟2中還包括以下步驟，采用質量分數0.036%的KOH溶液以及RCA清洗黑硅硅片，修正刻蝕。
[0041]所述步驟5中，所述高折射率二氧化硅層的折射率在2.5-3.0，膜厚為l_5nm。所述黑硅太陽能電池正面反射率為0.5%。
[0042]于一實施例中，所述高折射率二氧化娃層膜厚為3nm。所述高折射率二氧化娃層折射率為2.6。所述高折射率氮化硅層膜厚為80nm。所述高折射率氮化硅層折射率為2.12。
[0043]相應地，本發明還提供一種黑硅太陽能電池，其由上述的制備方法制得。
[0044]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:本發明提供了一種黑硅太陽能電池及其制備方法，相較于傳統太陽能電池，所述黑硅太陽能電池可有效降低太陽能電池表面反射率，短路電流大幅提高(150-300mA)，進而提升光電轉換效率，不僅具有結構設計新穎、制作簡單、成本低廉，而且適合大批量生產。
[0045]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟: a)對硅片進行酸制絨處理； b)使用金屬催化化學刻蝕法對硅片進行刻蝕； c)使用三氯氧磷擴散形成p-n結； d)使用酸溶液或堿溶液進行去除磷硅玻璃； e)在硅片正面使用臭氧形成高折射率二氧化硅層； f)在高折射率二氧化硅層上使用PECVD沉積高折射率氮化硅層； g)金屬電極制備； h)高溫燒結，形成黑硅太陽能電池。2.根據權利要求1所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述步驟b中還包括以下步驟，將酸制絨后的硅片置于0.03-0.3mol/L的AgNO3S液中，以電化學沉積法來實現Ag納米顆粒沉積，并采用質量比H2O2AlF為1.0-1.5的HF和H2O2混合溶液刻蝕負載有Ag納米顆粒的娃片。3.根據權利要求2所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述步驟b中還包括以下步驟:采用濕式化學清洗去除Ag顆粒，使用HPM(質量比HCl:H2O2 = H2O為1:1:6，反應溫度70-90°C )、DHF(質量比HF/H20為1:100，反應溫度為室溫)、(質量比HNO3 = H2O為2:5,反應溫度為室溫)清洗去除Ag顆粒，采用質量分數0.036%的KOH溶液以及RCA清洗黑硅硅片，修正刻蝕。4.根據權利要求1所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述步驟e中，所述高折射率二氧化硅層的折射率在2.5-3.0，膜厚為l_5nm。5.根據權利要求1所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述黑硅太陽能電池正面反射率為0.5%。6.根據權利要求4所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，高折射率二氧化娃層膜厚為3nm。7.根據權利要求4所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述高折射率二氧化硅層折射率為2.6。8.根據權利要求4所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述高折射率氮化娃層膜厚為80nm。9.根據權利要求4所述的一種黑硅太陽能電池制備方法，其特征在于，所述高折射率氮化硅層折射率為2.12。10.一種黑娃太陽能電池，其特征在于，其由權利要求1-9任一項所述的制備方法制得。
【專利摘要】本發明公開一種黑硅太陽能電池制備方法，該方法包括步驟：a)對硅片進行酸制絨處理；b)使用金屬催化化學刻蝕法(MCCE)對硅片進行刻蝕；c)使用三氯氧磷擴散形成p-n結；d)使用酸溶液或堿溶液進行去除磷硅玻璃；e)在硅片正面使用臭氧形成高折射率二氧化硅層；f)在高折射率二氧化硅層上使用PECVD沉積高折射率氮化硅層；g)金屬電極制備；h)高溫燒結，形成黑硅太陽能電池。本發明提供了一種黑硅太陽能電池及其制備方法，相較于傳統太陽能電池，可有效降低太陽能電池表面反射率，短路電流大幅提高，進而提升光電轉換效率，不僅具有結構設計新穎、制作簡單、成本低廉，而且適合大批量生產。
【IPC分類】H01L31/068, H01L31/18, H01L31/0216
【公開號】CN105047758
【申請號】CN201510507062
【發明人】秦崇德, 方結彬, 石強, 黃玉平, 何達能, 陳剛
【申請人】廣東愛康太陽能科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月18日