一種基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，包括背電極(6)和P型硅襯底(5)，其特征在于：P型硅襯底(5)的上表面采用硅納米線陣列結(jié)構(gòu)，該硅納米線陣列結(jié)構(gòu)表面上依次層疊有支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)、N型非晶硅層(3)和氧化銦錫透明導(dǎo)電膜(2)，納米線陣列結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有正電極(1)。本發(fā)明由于P型硅襯底表面采用納米線結(jié)構(gòu)，具有良好的陷光效果，且提高了載流子的收集效率，同時(shí)支化聚乙烯亞胺鈍化膜鈍化性能優(yōu)異，改善了硅太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率。
【專利說(shuō)明】
一種基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)革命以來(lái)，隨著工業(yè)化的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)能源的需求也急劇增加，其中石化燃料是最主要的能源材料。然而地球上的石化燃料能源總儲(chǔ)藏量有限，且為不可再生能源，因而全球面臨著嚴(yán)峻的能源形勢(shì)。同時(shí)石化燃料的使用過(guò)程中釋放出大量的有毒氣體和二氧化碳?xì)怏w，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，給人類的生存環(huán)境造成了前所未有的巨大災(zāi)難。人們已經(jīng)強(qiáng)烈意識(shí)到石化能源的使用所帶來(lái)的負(fù)面影響的嚴(yán)重性。因此“改變能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)地球”的提議已得到全球各個(gè)國(guó)家的一致認(rèn)可。只有可再生能源的大規(guī)模利用以替代傳統(tǒng)石化能源，才能促進(jìn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。由于太陽(yáng)能豐富且清潔，對(duì)廣泛的能源相關(guān)應(yīng)用而言，太陽(yáng)能電池極具吸引力。然而，目前硅基和其他太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率低，使太陽(yáng)能電池的成本較高，阻礙了其發(fā)展和應(yīng)用。太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化率定義為太陽(yáng)能電池的電輸出與太陽(yáng)能電池表面區(qū)域入射的太陽(yáng)能之比。在實(shí)際太陽(yáng)能電池的制作中，有很多因素限制著器件的性能，因而在太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)和材料的選擇等方面必須考慮這些因素的影響。
[0003]為了提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化率，需要提高太陽(yáng)能電池的陷光技術(shù)。當(dāng)光經(jīng)過(guò)這些結(jié)構(gòu)時(shí)，光束會(huì)發(fā)生散射，散射光以較大的入射角進(jìn)入薄膜電池的吸收層，由于吸收層材料的折射系數(shù)通常比周圍材質(zhì)的折射率高，大角散射的光束在吸收層中易于發(fā)生全反射。全反射光束在吸收層中來(lái)回振蕩，直至被吸收層吸收生成光生載流子。這樣通過(guò)陷光技術(shù)，可以有效提尚薄I旲太陽(yáng)能電池的光吸收，從而提尚電池轉(zhuǎn)化效率。
[0004]現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池表面的陷光結(jié)構(gòu)通常采用金字塔形結(jié)構(gòu)。而且現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)自上而下為金屬電極、ITO氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜、N型非晶硅層、單層本征非晶硅層、P型硅襯底、背電極。襯底表面通過(guò)濕法刻蝕，形成擁有金字塔形重復(fù)單元的表面，再在其上采用等離子體化學(xué)氣相淀積PECVD沉積單層本征非晶硅層和N型非晶硅層，形成具有金字塔形陷光結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換單元。當(dāng)光入射電池表面光線會(huì)在其表面連續(xù)反射，增加光在電池表面陷光結(jié)構(gòu)中的有效運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度和反射次數(shù)，從而增大能量光電轉(zhuǎn)換單元對(duì)光的吸收效率。但是這種結(jié)構(gòu)由于絨面尺寸不均勻且分布較廣，使得襯底表面缺陷密度大大增加，在正表面難以獲得高質(zhì)量的絨面陷光，不易降低襯底對(duì)光的反射系數(shù)，同時(shí)單層結(jié)構(gòu)的本征非晶硅層鈍化效果較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，以減少光的反射，提高對(duì)光子的吸收和利用，同時(shí)形成鈍化結(jié)構(gòu)，改善太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，包括背電極(6)和P型硅襯底(5)，其特征在于:P型硅襯底(5)的上表面采用硅納米線陣列結(jié)構(gòu)，該硅納米線陣列結(jié)構(gòu)表面上依次層疊有支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)、N型非晶硅層(3)和氧化銦錫透明導(dǎo)電膜(2)，納米線陣列結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有正電極(I)。
[0007]作為優(yōu)選，所述的N型非晶硅層(3)的厚度為10-50nm。
[0008]作為優(yōu)選，所述的P型硅襯底(5)表面的硅納米線陣列中，每根硅納米線的直徑為40_80nm，長(zhǎng)度為 5-10ym。
[0009]作為優(yōu)選，所述的P型硅襯底(5)厚度為200_400μπι。
[00?0] 作為優(yōu)選，所述的正電極(I)采用厚度為20nm/20nm/40nm的Ti/Pd/Ag多層金屬材料。
[0011]作為優(yōu)選，所述的背電極(6)采用厚度為70-100nm的金屬鋁材料。
[0012]作為優(yōu)選，所述的支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)的厚度為l-3nm。
[0013]本發(fā)明由于P型硅襯底表面采用納米線結(jié)構(gòu)，具有良好的陷光效果，且提高了載流子的收集效率，同時(shí)支化聚乙烯亞胺鈍化膜鈍化性能優(yōu)異，改善了太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參照?qǐng)D1，本發(fā)明給出如下三個(gè)實(shí)施例:
[0016]實(shí)施例1:
[0017]本實(shí)例的太陽(yáng)能電池包括正電極1、氧化銦錫透明導(dǎo)電膜2、N型非晶硅層3、支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)、P型硅襯底5和背電極6，其中背電極6位于P型硅襯底5背面，P型硅襯底5的上表面采用納米線陣列結(jié)構(gòu)，支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)、N型非晶硅層3和氧化銦錫透明導(dǎo)電膜2依次層疊在該納米線陣列結(jié)構(gòu)表面，正電極I設(shè)置在納米線陣列結(jié)構(gòu)的頂端。所述正電極I采用厚度為20nm/20nm/40nm的Ti/Pd/Ag多層金屬材料;所述N型非晶娃層3的厚度為1nm;所述娃納米線陣列中，每根娃納米線的直徑為40nm，長(zhǎng)度為5μηι;所述P型娃襯底5厚度為200μπι;所述背電極6采用厚度為60nm的金屬鋁材料，所述支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)的厚度為Inm0
[0018]實(shí)施例2:
[0019]本實(shí)例的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，即采用硅納米線陣列結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池，其參數(shù)變化如下:
[0020]所述N型非晶硅層3的厚度為30nm;所述硅納米線陣列中，每根硅納米線的直徑為60nm，長(zhǎng)度為8μπι;所述P型硅襯底5厚度為300μπι，所述支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)的厚度為2nm。
[0021]實(shí)施例3:
[0022]本實(shí)例的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，即采用硅納米線陣列結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池，其參數(shù)變化如下:
[0023]所述N型非晶硅層3的厚度為50nm;所述硅納米線陣列中，每根硅納米線的直徑為80nm，長(zhǎng)度為ΙΟμπι;所述P型硅襯底5厚度為400μπι，所述支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)的厚度為3nm0
[0024]實(shí)施例1-3的太陽(yáng)能電池的制作方法是:先在P型硅襯底5上表面通過(guò)干法刻蝕或濕法刻蝕形成納米線陣列結(jié)構(gòu);再在該納米線陣列結(jié)構(gòu)的表面旋涂支化聚乙烯亞胺溶液形成支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)，然后通過(guò)PECVD法沉積形成N型非晶硅層3、通過(guò)濺射形成氧化銦錫透明導(dǎo)電膜2;接著在納米線陣列結(jié)構(gòu)的頂端通過(guò)電子束蒸發(fā)形成多層金屬正電極I;最后在P型硅襯底5背面蒸發(fā)金屬鋁形成背電極6。本發(fā)明由于P型硅襯底表面采用納米線結(jié)構(gòu)，具有良好的陷光效果，且提高了載流子的收集效率，同時(shí)支化聚乙烯亞胺鈍化膜鈍化性能優(yōu)異，改善了太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，包括背電極(6)和P型硅襯底(5)，其特征在于:P型硅襯底(5)的上表面采用硅納米線陣列結(jié)構(gòu)，該硅納米線陣列結(jié)構(gòu)表面上依次層疊有支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)、N型非晶硅層(3)和氧化銦錫透明導(dǎo)電膜(2)，納米線陣列結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有正電極(I)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，其特征在于:N型非晶硅層(3)的厚度為1-5Onm03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，其特征在于:P型硅襯底(5)表面的娃納米線陣列中，每根娃納米線的直徑為40_80nm，長(zhǎng)度為5-10μηι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，其特征在于:Ρ型硅襯底(5)厚度為 200-400μπι。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，其特征在于:正電極(I)采用厚度為20nm/20nm/40nm的Ti/Pd/Ag多層金屬材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，其特征在于:背電極(6)采用厚度為70-100nm的金屬鋁材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)鈍化膜的硅太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述支化聚乙烯亞胺鈍化膜(4)的厚度為l-3nm0
【文檔編號(hào)】H01L31/0236GK105845758SQ201610217600
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】陳立新
【申請(qǐng)人】陳立新