無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池及其制備方法。該電池包括：具有相對的第一表面和第二表面的基材層，所述第一表面為凹凸面；疊設于所述第一表面上的鈍化層；疊設于所述第二表面的電子層和空穴層，且電子層和空穴層有間隔；以及疊設于電子的陰極電極和疊設于空穴層的陽極電極。由該電池采用n型或p型硅片作為基材，以氧化鋁作為鈍化層，制備時不需要高溫，制備過程中極大的降低能耗，節(jié)約成本，獲得的電池具有結構穩(wěn)定、品質優(yōu)良等特點。
【專利說明】
無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著人類社會的不斷進步，生活水平的不斷提高，對能源需求呈現(xiàn)出高速增長的趨勢，導致全球能源危機日益嚴峻。由于石化等能源不可再生，而且在開發(fā)使用過程中會污染環(huán)境，出于保護地球環(huán)境等需要，人們把越來越多的目光投向了太陽能、氫能等可再生能源。
[0003]目前，對于太陽能的研究開發(fā)，由于太陽能電池能夠通過光伏效應將太陽能轉化為電能，因此太陽能電池一直是國內外研究的熱點。現(xiàn)今市場上成熟的太陽電池主要為基于單晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化鎵、磷化銦以及多晶膜化合物半導體等無機太陽能電池，但是由于全硅基半導體太陽電池對材料純度的要求非常高，且價格昂貴，因此其市場化應用受到很大限制。
[0004]從結構及制備工藝上看，全娃基太陽能電池采用的是軸向的p-n結結構，這對娃的純度比較高。而且在p-n結制備工藝中，需要通過高達100tC的高溫以離子擴散的方法形成p-n結，高溫加熱一方面會對娃的結構品質造成破壞，另一方面高溫加熱所帶來的能耗已經成為該類電池成本居高不下的重要原因之一。
[0005]近年來，研究者發(fā)明了一種基于硅襯底的有機/無機雜化太陽能電池，已經有報道稱目前有基硅基底的有機/無機雜化太陽能電池能量轉換效率達到了 14.1%。例如專利號為201110203700.7的中國發(fā)明專利公開了一種有機/無機雜化太陽能電池。該電池以η型硅基為η型材料，P型共軛有機半導體為P型材料，其中η型硅基表面經過處理形成硅納米陣列。電池結構為金屬電極/n型硅基/硅納米陣列/p型有機物/金屬電極。但是由于有機物的不穩(wěn)定，所以距離有商業(yè)化還有比較長的路要走。

【發(fā)明內容】

[0006]針對目前全硅基太陽能電池需要高溫處理引發(fā)的結構品質不良等問題，本發(fā)明實施例提供了一種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池及其制備方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例的技術方案如下:
[0008]—種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，包括:
[0009]基材層，所述基材層具有相對設置的第一表面和第二表面，所述第一表面為凹凸面；
[0010]鈍化層，所述鈍化層由無機物構成，所述鈍化層疊設于所述第一表面上；
[0011 ]電子層和空穴層，所述電子層和空穴層疊設于所述第二表面上，且所述電子層和所述空穴層在所述第二表面上相互交替排列且有間隔；
[0012]陰極電極和陽極電極，所述陰極電極疊設于所述電子層表面，所述陽極電極疊設于所述空穴層表面。
[0013]以及，一種如上所述的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池的制備方法，至少包括以下步驟:
[0014]采用氫氧化鈉和異丙醇的混合溶液對整平且潔凈后的η型或P型硅基材的第一表面進行各向異性腐蝕絨化處理；
[0015]對腐蝕后的所述第一表面進行甲基鈍化處理；
[0016]對所述第一表面進行鈍化層的沉積處理；
[0017]在η型或P型硅基材的第二表面分別進行電子層和空穴層的蒸鍍處理，并使得蒸鍍形成的電子層和空穴層疊設于所述第二表面上，且所述電子層和空穴層相互間有間隔；
[0018]在所述電子層和空穴層表面分別進行陰極電極和陽極電極的蒸鍍處理。
[0019]本發(fā)明上述實施例提供的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，通過基材和無機化合物相結合形成雙異質結，基材無摻雜;而且基材的第一表面為凹凸面，有利于提高對太陽光的吸收量;同時由于電池的正負極均位于基材的第二表面，也即背部，避免了對入射光的遮擋，提高了電池對光的吸收。
[0020]本發(fā)明上述實施例提供的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池制備方法，以η型或P型硅作為基材，通過在硅基呈鋸齒狀的第一表面與無機化合物相互結合形成雙異質結，減少了軌跡摻雜制結的過程，降低了制備過程的能耗;進一步地通過對硅基表面進行制絨處理，得到鋸齒狀結構，有利于提高對太陽光的吸收，且在鈍化之前對第一表面進行甲基鈍化，提高了界面接觸性能和電池部件間的穩(wěn)定性;最為重要的是，本發(fā)明實施例提供的制備方法無需高溫制備P-n結，獲得的電池具有結構穩(wěn)定、品質優(yōu)良等特點，且制備過程能夠極大的降低能耗，進而節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0021]下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0022]圖1是本發(fā)明實施例無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池結構示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實施例無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池三種不同尺寸掩膜版制備的電池電流-電壓曲線；
[0024]圖3是本發(fā)明實施例最優(yōu)陰陽極寬度下獲得的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池模擬太陽光照射下的電流-電壓曲線。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明實例提供了一種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，該電池包括:
[0027]基材層I，該基材層I具有相對設置的第一表面11和第二表面12，第一表面11為凹凸面，第二表面12為平整表面；
[0028]鈍化層2，鈍化層2為無機物，鈍化層2疊設于第一表面11上；
[0029]電子層3和空穴層4，所述電子層3和空穴層4相互交替疊設于所述第二表面12上，且所述電子層3和所述空穴層4有間隔；這里的相互交替疊設，指的是電子層3和空穴層4均疊設于第二表面12上，且電子層3和空穴層4相互交替并排于第二表面12上，電子層3和空穴層4不相互接觸，以避免出現(xiàn)短路。
[0030 ]陰極電極5和陽極電極6，所述陰極電極5疊設于所述電子層3表面，所述陽極電極6疊設于所述空穴層4表面。
[0031]作為優(yōu)選地，基材層I的材料為η型硅或者P型硅，基材層的厚度為300μπι?400μπι。直接采用η型或P型硅可減少硅摻雜制結的過程，降低了制備過程的能耗。
[0032]作為優(yōu)選地，所述第一表面11為金字塔狀的結構或者鋸齒狀結構，一方面可以提高對太陽光的吸收量，另一方面提高了鈍化層2和基材層I的結合力。
[0033]作為優(yōu)選地，由無機物構成的鈍化層2的厚度為10?20nm。進一步地，無機物為氧化鋁。氧化鋁直接與η型或P型硅構成雙異質結，減少了硅基摻雜制結的過程，避免了高溫制備摻雜的P-n結，極大的降低了生產成本，而且由于不需要經過高溫處理，獲得的電池具有結構穩(wěn)定，品質優(yōu)良等特點。
[0034]作為優(yōu)選地，空穴層4的寬度是電子層3的寬度的1.2?1.7倍，空穴層4寬度為2?15mm，電子層3寬度為1.5?10mm，且空穴層的厚度為5?15nm、電子層厚度為0.3?1.5nm?？昭▽拥膶挾却笥陔娮訉拥膶挾葧r，有利于空穴傳輸和電子傳輸?shù)钠胶猓绻娮訉訉挾却笥诳昭▽訉挾?，則容易造成空穴收集效率低，容易和電子發(fā)生界面復合。
[0035]優(yōu)選地，電子層3的材料為氟化鋰、碳酸銫、氟化鉀、氟化銫中的任一種。該類材料作為電子選擇層，其迀移率與硅的能級相匹配，從而實現(xiàn)電子傳輸具有良好的效率；電子層3的厚度為0.3?1.5nm，由于電子傳輸層的迀移率較低，所以厚度不能太大。
[0036]優(yōu)選地，空穴層4的材料為氧化鉬、氧化銀、氧化媽、氧化鎳中的任一種，這類過渡金屬薄膜具有良好的空穴傳輸性能，可以降低制造的能耗，避免有毒的高溫摻雜過程，可以大幅度降低生產成本和環(huán)境的污染程度;空穴層4的厚度為5?15nm，厚度過大會導致填充因子降低，過低容易導致界面復合，開路電壓降低。
[0037]優(yōu)選地，空穴層4與電子層3相互間隔的間距為O?50μπι，且不能為O。當空穴層4和電子層3之間的距離為O時，出現(xiàn)短路。
[0038]進一步優(yōu)選地，空穴層4的寬度為3mm、電子層3的寬度為2mm，且空穴層4的厚度為10nm、電子層的厚度為0.5nm時，在該尺寸配合下，獲得的太陽能電池的效率達到最優(yōu)值。
[0039]本發(fā)明上述實施例提供的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，通過基材和無機化合物相結合形成雙異質結，基材無摻雜;而且基材的第一表面為凹凸面，有利于提高對太陽光的吸收；同時由于電池的正負極均位于基材的第二表面，也即背部，避免了對入射光的遮擋，提高了電池對光的吸收。
[0040]相應地，在上述所述的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池的基礎上，本發(fā)明實施例還提供了該電池的一種制備方法。
[0041]在一實施例中，一種如上所述的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池的制備方法，至少包括以下步驟:
[0042]采用氫氧化鈉和異丙醇的混合溶液對整平且潔凈后的η型或P型硅基材的第一表面進行各向異性腐蝕絨化處理；
[0043]對腐蝕后的所述第一表面進行甲基鈍化處理；
[0044]對所述第一表面進行鈍化層的沉積處理；
[0045]在η型或P型硅基材的第二表面分別進行電子層和空穴層的蒸鍍處理，并使得蒸鍍形成的電子層和空穴層疊設于所述第二表面上，且所述電子層和空穴層相互間有間隔；
[0046]在所述電子層和空穴層表面分別進行陰極電極和陽極電極的蒸鍍處理。
[0047]具體地，對晶向(100)的η型或P型硅片進行表面清洗，主要是先20%氫氧化鈉溶液85°C粗拋去除表面損傷I?3分鐘;然后用稀鹽酸、乙醇、水分別超聲清洗10分鐘左右，獲得表面平整的基材。
[0048]在腐蝕絨化處理過程中，采用質量分數(shù)為3?5%的氫氧化鈉和質量分數(shù)為6?10%的異丙醇共混溶液，在80?90°C絨化處理30分鐘左右;腐蝕絨化處理后，采用稀鹽酸、乙醇、水分別超聲清洗10分鐘左右;接著用質量分數(shù)為10?15%的氫氟酸氫化5?10分鐘，
氮氣吹干。
[0049]上述制備方法中，甲基鈍化處理過程包括以下步驟:
[0050](I)將經過腐蝕絨化后的第一表面置于飽和五氯化磷氯苯溶液145?155°C加熱處理1.5?2.5小時；
[0051](2)采用氯苯溶液、四氫呋喃溶液對步驟(I)處理后的基材分別沖洗三次；
[0052](3)采用lmol/L的甲基氯化鎂四氫呋喃溶液對步驟(2)處理后的基材在80?90°C加熱處理6?8小時；
[0053](4)采用四氫呋喃溶液和甲醇對步驟(3)獲得的基材清洗三次，并用稀鹽酸中浸泡I小時，然后氮氣吹干，保存在干凈的環(huán)境中備用。
[0054]上述鈍化層沉積處理具體是利用原子沉積(ALD)在上表面制備Al2O3,具體方法如下:
[0055]采用三甲基鋁(TMA)作為前驅體，H2O作為氧源，高純氮氣環(huán)境下制備；制備的溫度為240?260°C，生長周期為100個，厚度10?20nm;
[0056]上述電子層、空穴層以及陰極、陽極電極的制備是利用真空熱蒸發(fā)(真空蒸鍍)制備。具體的制備過程如下:
[0057]確保整個真空蒸鍍過程中真空度5X 10—4Pa以下；
[0058]其中，控制電子層的蒸鍍速率為0.008?0.012nm/s，蒸鍍厚度為0.5?I.5nm;空穴層的蒸鍍速率為0.01?0.03nm/s，蒸鍍厚度為5?15nm;陰極和陽極電極的蒸鍍速率為0.03?0.lnm/s，蒸鏈厚度為150?250nm;
[0059]控制空穴層和電子層之間的間隙為O?50μπι，且間距不能為O。
[0060]本發(fā)明上述實施例提供的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池制備方法，采用η型或P型硅基與無機化合物形成雙異質結，減少了硅基摻雜制結的過程，降低了制備過程的能耗;對硅基表面進行制絨處理，得到鋸齒狀(或者說金字塔)結構，提高了太陽光的吸收;且對硅基第一表面進行甲基鈍化，提高了界面接觸性能以及器件穩(wěn)定性;器件正極負極均位于背部，避免了對入射光的遮擋，提高了器件的光吸收;最為重要的是，本發(fā)明實施例提供的制備方法，無需高溫制備P-n結，獲得的電池具有結構穩(wěn)定、品質優(yōu)良等特點，且制備過程能夠極大的降低能耗，節(jié)約成本。
[0061]為更有效的說明本發(fā)明的技術方案，以下通過多個實施例來舉例說明本發(fā)明提供的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池。
[0062]實施例1
[0063]—種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，包括:
[0064]基材層，基材層的材料為η型硅，厚度為350μπι;所述基材層具有相對設置的第一表面和第二表面，所述第一表面呈鋸齒狀；
[0065]鈍化層，厚度為16nm;所述鈍化層由氧化鋁構成，所述鈍化層疊設于所述第一表面上；
[0066]電子層和空穴層，電子層的材料為氟化鋰，厚度為0.5nm，寬度為2mm;空穴層的材料為氧化鉬，厚度為10nm，寬度為3mm;所述電子層和空穴層疊設于所述第二表面上，相互交替疊設，且所述電子層和所述空穴層有間隔，間隔為50μπι;
[O O6 7 ]陰極電極和陽極電極，陰極電極和陽極電極的厚度均為2 O O n m，材料均為招金屬；所述陰極電極疊設于所述電子層表面，所述陽極電極疊設于所述空穴層表面。
[0068]所述太陽能電池的制備方法，具體包括以下步驟:
[0069]η硅片基材的各向異性腐蝕進行第一表面鋸齒狀結構的制備:
[0070]I) 20%氫氧化鈉溶液85 °C粗拋去除表面損傷3分鐘；
[0071]2)稀鹽酸、乙醇、水分別超聲清洗10分鐘；
[0072 ] 3)3%氫氧化鈉、8 %異丙醇共混溶液85 °C制絨30分鐘；
[0073]4)稀鹽酸、乙醇、水分別超聲清洗10分鐘；
[0074]5) 10%氫氟酸氫化5分鐘，氮氣吹干。
[0075]η型硅基材第一表面的甲基鈍化處理:
[0076]I)飽和五氯化磷氯苯溶液150 0C加熱2小時；
[0077]2)氯苯溶液、四氫呋喃溶液分別沖洗三次；
[0078]3)lmol/L甲基氯化鎂四氫呋喃溶液85°C加熱8小時；
[0079]4)四氫呋喃溶液清洗三次，甲醇沖洗，在稀鹽酸中浸泡I小時，氮氣吹干，保存在干凈的環(huán)境中備用。
[0080]利用原子沉積(ALD)在η型硅基材的第一表面進行鈍化層的沉積處理:
[0081 ]以三甲基鋁(TMA)作為前驅體，H2O作為氧源，高純氮氣環(huán)境下制備;溫度250°C，生長周期為100個，厚度16nm;
[0082]利用真空熱蒸發(fā)分別制備電子層/鋁電極、空穴層/鋁電極，具體如下:
[0083]控制真空蒸鍍的真空度為5X 10—4Pa;
[0084]控制電子層的蒸鍍速率為0.01nm/s，制成厚度為0.5nm、寬度為2mm的電子層(LiF)；
[0085]控制空穴層的蒸鍍速率為0.03nm/S，制成厚度為為10nm、寬度為3mm的空穴層
(Μο〇3)；
[0086]控制鋁電極的蒸鍍速率小于0.03nm/s，在空穴層和電子層表面分別制成厚度為200nm的鋁電極。
[0087]實施例2
[0088]—種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，包括:
[0089]基材層，基材層的材料為η型硅，厚度為350μπι;所述基材層具有相對設置的第一表面和第二表面，所述第一表面呈鋸齒狀；
[0090]鈍化層，厚度為16nm;所述鈍化層由氧化鋁構成，所述鈍化層疊設于所述第一表面上；
[0091 ]電子層和空穴層，電子層的材料為氟化鋰，厚度為0.5nm，寬度為4mm;空穴層的材料為氧化鉬，厚度為10nm，寬度為6mm;所述電子層和空穴層疊設于所述第二表面上，相互交替疊設，且所述電子層和所述空穴層有間隔，間隔為50μπι;
[0092]陰極電極和陽極電極，陰極電極和陽極電極的厚度均為200nm，材料均為鋁金屬；所述陰極電極疊設于所述電子層表面，所述陽極電極疊設于所述空穴層表面。
[0093]所述太陽能電池的制備方法，具體包括以下步驟:
[0094]η硅片基材的各向異性腐蝕進行第一表面鋸齒狀結構的制備:
[0095]I) 20%氫氧化鈉溶液85 °C粗拋去除表面損傷3分鐘；
[0096]2)稀鹽酸、乙醇、水分別超聲清洗10分鐘；
[0097]3)3%氫氧化鈉、8 %異丙醇共混溶液85 °C制絨30分鐘；
[0098]4)稀鹽酸、乙醇、水分別超聲清洗10分鐘；
[0099]5) 10%氫氟酸氫化5分鐘，氮氣吹干。
[0100]η型硅基材第一表面的甲基鈍化處理:
[0101 ] I)飽和五氯化磷氯苯溶液150°C加熱2小時；
[0102]2)氯苯溶液、四氫呋喃溶液分別沖洗三次；
[0103]3)lmol/L甲基氯化鎂四氫呋喃溶液85°C加熱8小時；
[0104]4)四氫呋喃溶液清洗三次，甲醇沖洗，在稀鹽酸中浸泡I小時，氮氣吹干，保存在干凈的環(huán)境中備用。
[0105]利用原子沉積(ALD)在η型硅基材的第一表面進行鈍化層的沉積處理:
[0106]以三甲基鋁(TMA)作為前驅體，H2O作為氧源，高純氮氣環(huán)境下制備;溫度250°C，生長周期為100個，厚度16nm;
[0107]利用真空熱蒸發(fā)分別制備電子層/鋁電極、空穴層/鋁電極，具體如下:
[0108]控制真空蒸鍍的真空度為5X 10—4Pa;
[0109]控制電子層的蒸鍍速率為0.01nm/s，制成厚度為0.5nm、寬度為4mm的電子層(LiF)；
[0110]控制空穴層的蒸鍍速率為0.03nm/S，制成厚度為為10nm、寬度為6mm的空穴層
(Μο〇3)；
[0111]控制鋁電極的蒸鍍速率小于0.03nm/s，在空穴層和電子層表面分別制成厚度為200nm的鋁電極。
[0112]實施例3
[0113]—種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，包括:
[0114]基材層，基材層的材料為η型硅，厚度為350μπι;所述基材層具有相對設置的第一表面和第二表面，所述第一表面呈鋸齒狀；
[0115]鈍化層，厚度為16nm;所述鈍化層由氧化鋁構成，所述鈍化層疊設于所述第一表面上；
[0116]電子層和空穴層，電子層的材料為氟化鋰，厚度為0.5nm，寬度為8mm;空穴層的材料為氧化鉬，厚度為10nm，寬度為12mm;所述電子層和空穴層疊設于所述第二表面上，相互交替疊設，且所述電子層和所述空穴層有間隔，間隔為50μπι;
[0117]陰極電極和陽極電極，陰極電極和陽極電極的厚度均為200nm，材料均為鋁金屬；所述陰極電極疊設于所述電子層表面，所述陽極電極疊設于所述空穴層表面。
[0118]所述太陽能電池的制備方法，具體包括以下步驟:
[0119]η硅片基材的各向異性腐蝕進行第一表面鋸齒狀結構的制備:
[0120]1)20%氫氧化鈉溶液85 °C粗拋去除表面損傷3分鐘；
[0121]2)稀鹽酸、乙醇、水分別超聲清洗10分鐘；
[0122]3)3%氫氧化鈉、8 %異丙醇共混溶液85 °C制絨30分鐘；
[0123]4)稀鹽酸、乙醇、水分別超聲清洗10分鐘；
[0124]5) 10%氫氟酸氫化5分鐘，氮氣吹干。
[0125]η型硅基材第一表面的甲基鈍化處理:
[0126]I)飽和五氯化磷氯苯溶液150°C加熱2小時；
[0127]2)氯苯溶液、四氫呋喃溶液分別沖洗三次；
[0128]3) lmol/L甲基氯化鎂四氫呋喃溶液85 °C加熱8小時；
[0129]4)四氫呋喃溶液清洗三次，甲醇沖洗，在稀鹽酸中浸泡I小時，氮氣吹干，保存在干凈的環(huán)境中備用。
[0130]利用原子沉積(ALD)在η型硅基材的第一表面進行鈍化層的沉積處理:
[0131]以三甲基鋁(TMA)作為前驅體，H2O作為氧源，高純氮氣環(huán)境下制備;溫度250°C，生長周期為100個，厚度16nm;
[0132]利用真空熱蒸發(fā)分別制備電子層/鋁電極、空穴層/鋁電極，具體如下:
[0133]控制真空蒸鍍的真空度為5X 10—4Pa;
[0134]控制電子層的蒸鍍速率為0.01nm/s，制成厚度為0.5nm、寬度為8mm的電子層(LiF)；
[0135]控制空穴層的蒸鍍速率為0.03nm/S，制成厚度為為10nm、寬度為12mm的空穴層
(Μο〇3)；
[0136]控制鋁電極的蒸鍍速率小于0.03nm/s，在空穴層和電子層表面分別制成厚度為200nm的鋁電極。
[0137]為了驗證上述實施例及對比例獲得的太陽能電池的性能，在室溫下，使用氙氣燈模擬太陽光AMl.5，光強度為lOOmW/cm3，分別測試實施例1?3的電流-電壓變化曲線，測試結果如圖2所示，其中，type I為掩膜版=3mm/2mm獲得的電池，對應實施例1、type2為掩膜版=6mm/4mm獲得的電池，對應實施例2、type3為掩膜版=12mm/8mm獲得的電池，對應實施例3。
[0138]從圖2可知，實施例1的空穴層寬度為3mm、電子層寬度為2mm時，獲得的太陽能電池的短路電流為31.11mA/cm2，開路電壓為0.58V，填充因子為67.6%，能量轉換效率為12.20%;實施例2的空穴層寬度為6_、電子層寬度為4_時，獲得的太陽能電池的短路電流為28.91mA/cm2，開路電壓為0.57V，填充因子為64.2%,能量轉換效率為10.58%；實施例3的空穴層寬度為12mm、電子層寬度為8mm時，獲得的太陽能電池的短路電流為25.13mA/cm2，開路電壓為0.52V，填充因子為61.9%，能量轉換效率為8.10%。
[0139]從圖3可知，當空穴層寬度為3mm、厚度為1nm;電子層寬度為2mm、厚度為0.5nm時，模擬太陽光照射下得到的電流-電壓曲線效果最好。
[0140]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包括在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，其特征在于:包括: 基材層，所述基材層具有相對設置的第一表面和第二表面，所述第一表面為凹凸面； 鈍化層，所述鈍化層由無機物構成，所述鈍化層疊設于所述第一表面上； 電子層和空穴層，所述電子層和空穴層疊設于所述第二表面上，且所述電子層和所述空穴層在所述第二表面上相互交替排列且有間隔； 陰極電極和陽極電極，所述陰極電極疊設于所述電子層表面，所述陽極電極疊設于所述空穴層表面。2.如權利要求1所述的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，其特征在于:所述空穴層寬度為電子層寬度的1.2?1.7倍;和/或 所述基材層的材料為η型娃、P型娃中的任一種;和/或 所述鈍化層的材料為氧化鋁、氧化硅、氮化硅中的任一種。3.如權利要求1或2所述的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，其特征在于:所述空穴層寬度為2?15mm，所述電子層寬度為1.5?1mm;所述鈍化層的厚度為10?40nm。4.如權利要求1所述的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，其特征在于:所述電子層的材料為氟化鋰、碳酸銫、氟化鉀、氟化銫中的任一種;和/或 所述空穴層的材料為氧化鉬、氧化釩、氧化鎢、氧化鎳中的任一種;和/或 所述陰極和陽極電極為鋁、銀、金中的任一種。5.如權利要求1所述的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池，其特征在于:所述電子層的厚度為0.3?1.5nm;所述空穴層的厚度為5?15nm;和/或 所述陰極或陽極電極的厚度為150?250nm。6.—種如權利要求1?5任一所述的無界面摻雜的背接觸硅異質結太陽能電池的制備方法，至少包括以下步驟: 采用氫氧化鈉和異丙醇的混合溶液對整平且潔凈后的η型或P型硅基材的第一表面進行各向異性腐蝕絨化處理； 對腐蝕后的所述第一表面進行甲基鈍化處理； 對所述第一表面進行鈍化層的沉積處理； 在η型或P型硅基材的第二表面分別進行電子層和空穴層的蒸鍍處理，并使得蒸鍍形成的電子層和空穴層疊設于所述第二表面上，且所述電子層和空穴層相互間有間隔； 在所述電子層和空穴層表面分別進行陰極電極和陽極電極的蒸鍍處理。7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述混合溶液中，氫氧化鈉的質量分數(shù)為3%?5%，異丙醇的質量分數(shù)為6%?10%。8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述甲基鈍化處理包括如下步驟: (1)將所述基材的第一表面置于145°C?155°C的飽和氯化磷氯苯溶液中加熱處理1.5?2.5h; (2)用氯苯溶液和四氫呋喃溶液對步驟(I)處理后的基材進行清洗處理； (3)將步驟(2)處理后的基材在80?900C的lmol/L的甲基氯化鎂的四氫呋喃溶液中處理6?8h; (4)用四氫呋喃和甲醇中清洗步驟(3)處理后的基材，并用稀鹽酸浸泡至少lh。9.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述鈍化層的沉積處理的條件為純氮氣氣氛、240°C?260°C，以三甲基鋁為前軀體、H2O為氧源。10.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述電子層的蒸鍍速率為0.008?.0.012nm/s；和/或 所述空穴層的蒸鍍速率為0.0I?0.03nm/s;和/或 所述金屬電極的蒸鍍速率為0.03?0.lnm/s。
【文檔編號】H01L31/18GK105932089SQ201610465998
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】鄒繼兆, 李慶端, 楊建偉, 曾燮榕
【申請人】深圳大學