[发明专利]一种微纳结构太阳能电池及其背面陷光结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种微纳结构太阳能电池及其背面陷光结构的制备方法。

背景技术

非晶硅薄膜太阳能电池中光损失主要来源于以下三方面:表面反射的损失；进光面电极材料的覆盖面积对入射光总能量的损失；由于电池厚度过薄而造成的透射损失。在电池中引入陷光结构可以有效地减小吸收层的厚度，进而减少了沉积时间。在p-i-n结构非晶硅薄膜太阳能电池中，陷光结构是联合前电极的微纳结构和高的背反射电极来实现的。通过采用具有微纳结构的衬底，使入射光在进光面不断发生漫散射或发生多次反射，这样光通过电池本征i层的有效路径增加了，从而提高了入射光的收集效率，电池光谱响应明显提高，这是非晶硅薄膜太阳能电池新的发展方向。

由于非晶硅薄膜电池有着低于1μm的厚度，引入陷光结构，可以提高电池的效率。实际上，在单晶硅和多晶硅薄膜太阳能电池中采用的绒面结构、V型槽结构、刻蚀的金字塔结构等都是为了增加入射光在电池中的散射、折射、反射等传播特性，但是这些结构的横向尺寸很难减小到几微米，限制了其在非晶硅薄膜电池中的应用。而在非晶硅薄膜太阳能电池背面采用陷光结构，通过结构的反射、折射和散射,将入射光线分散到各个角度,可以增加光在太阳能电池中的光程,使光吸收增加。因此，在非晶硅太阳能电池中引入陷光结构有利于提高太阳电池的短路电流和转换效率。对于超薄的非晶硅薄膜太阳能电池，超薄的p-i-n结构可将内建电势场提高，将光致衰退效应降为最低，甚至为零（V.Shah,H.Schade,M.Vanecek,J.Meier,E.Vallat-Sauvain,N.Wyrsch,U.Kroll,C.Droz,and J.Bailat“Thin-film Silicon Solar Cell Technology,”Prog.Photovolt.Res.Appl.2004，12(23)：113-142.P.Lechner,W.Frammelsberger,W.Psyk,R.Geyer,H.Maurus,D.Lundszien,H.Watner,and B.Eichhorn“Status of perform ance of thin film silicon solar cells and modules,”Conference record of  the23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference,2008：20232026.）。VivianE.Ferry等使用软压印技术转移出具有微纳结构的单结非晶硅太阳能电池的结构衬底，依次在其表面沉积金属层Ag、背电极层ZnO:Al、n-i-p结构的非晶硅a-Si:H层、前电极层ITO。n-i-p结构厚度仅为340nm时，电池的转换效率达到6.6%（Vivian E.Ferry,Marc A.Verschuuren,Hongbo B.T.Li，Light trapping in ultrathinplasmonic solar cells，OPTICS EXPRESS，2010，18（S2）：A237-A245）。

目前光刻技术是制备图形结构广泛采用的制备方法。转移图形结构的刻蚀（RIE、DRIE等）工艺，可以控制制备的结构的大小、高度等参数。一般来说，由此工艺制备的陷光结构，其上表面在同一平面上，上表面与侧壁面具有一定夹角，因此会出现明显的棱角。非晶硅薄膜太阳能电池中，由于后续沉积薄膜厚度很薄，每层沉积厚度从几十纳米到几百纳米不等，特别是电极层只有几十纳米，陷光结构中棱角的存在会使得后续沉积工艺易出现沉积不均匀、导电层断路等问题，如此将导致太阳能电池内部出现断路。

因此，如何制备出无棱角陷光结构是本领技术人员需要解决的课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微纳结构太阳能电池及其背面陷光结构的制备方法，用于解决现有技术中太阳能电池背面陷光结构棱角的存在导致后续沉积工艺出现沉积不均匀等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太阳能电池背面陷光结构的制备方法，其至少包括步骤：

1）提供一玻璃基底；

2）利用刻蚀工艺刻蚀所述玻璃基底，使得玻璃基底表面为柱状阵列结构；

3）采用离子束刻蚀技术，旋转一预定角度，获到表面为无棱角周期性微纳结构的玻璃基底，该无棱角周期性微纳结构即为陷光结构。

优选地，利用离子束刻蚀技术刻蚀的时间为2~6min，所述旋转的预定角度为30~60°，屏栅束流为30mA，固定电压为500V。