[发明专利]选择性纳米发射极太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备方法，具体涉及一种选择性纳米发射极太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们对清洁能源需求的增加，太阳能电池引起了人们广泛的关注。由于相对低廉的生产成本和较高的转换效率，晶体硅太阳能电池在太阳能电池中一直占据着主导位置。然而，尽管许多研究小组在提高晶体硅太阳能电池效率上面付出了不少努力，但是始终与它的理论转换效率极限有一定距离，这种效率损失主要表现为光学损失和电学损失。因此，提高太阳能电池转换效率主要从这两方面着手。其中，减少光学损失最基本的方法就是降低硅片的反射率，增加光吸收。而减少电学损失方面主要可以通过降低电池复合和提高光生载流子的收集几率。

黑硅作为一种有效的减反射结构，近几年来受到了研究人员的极大关注。黑硅的制备方法主要有激光刻蚀、等离子体刻蚀、反应离子刻蚀（RIE）、电化学刻蚀、金属催化刻蚀等。其中，金属催化刻蚀法由于制备成本低廉、步骤简单，被广泛地用来制备黑硅太阳能电池。但是，在黑硅太阳能电池的制备过程中，由于重掺杂的发射极表面增加了表面复合和俄歇复合，使得太阳能电池效率反而低于常规工艺获得的太阳能电池效率。因此必须解决黑硅发射极表面重掺杂的问题，同时还需要保证能够形成良好的欧姆接触,从而可以实现载流子的有效收集。

为了获得良好的欧姆接触，晶体硅太阳能电池发射极一般是通过均匀掺杂使得方阻在40～60Ω/sq之间。但是，这样的高掺杂会导致硅表面复合速率的增加，从而降低了电池的效率。因此可以通过引入选择性发射极来解决这个问题。其中，重扩散后湿法后刻蚀方法由于工艺简单、成本低廉而被广泛应用在选择性发射极太阳能电池制备方法上。这种湿法化学刻蚀一般采用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液，由于反应速度快，往往会导致发射极方阻不均匀。同时，用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液刻蚀后会在硅片表面形成一层多孔硅，需要用碱去除，导致原始的制绒形貌发生改变，这样会增加电池的反射率。

因此，如何降低发射极的表面复合和俄歇复合，使得电极形成良好的欧姆接触实现载流子的有效收集，同时控制湿法后刻蚀的反应速率，从而得到发射极方阻均匀、反射率低、电极形成良好的欧姆接触以及表面复合和俄歇复合低的太阳能电池是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明要解决的技术问题是提供一种选择性纳米发射极太阳能电池及其制备方法。这种选择性纳米发射极太阳能电池的发射极方阻均匀、反射率低以及表面复合和俄歇复合低，同时电极能够形成良好的欧姆接触实现载流子的有效收集。

为了实现上述目的，本发明的一个实施例提供了一种选择性纳米发射极太阳能电池的制备方法，包括对制绒后的硅片进行重扩散；在重扩散后的硅片的电极区的上面镀掩膜；用氢氟酸和含有Ag⁺、Fe³⁺、Au³⁺或Cu²⁺中的一种或多种金属离子的混合溶液对镀掩膜后的硅片进行后刻蚀。

本发明通过采用对硅片进行重扩散，之后在电极区的上面镀掩膜，从而使得电极区的扩散浓度高，能够形成良好的欧姆接触。对硅片进行后刻蚀，去除硅片的发射极上面的重掺杂区，从而留下浅掺杂区，降低了发射极掺杂浓度，同时降低了反射率，有效的减小表面复合和俄歇复合。同时采用氢氟酸和含有Ag⁺、Fe³⁺、Au³⁺或Cu²⁺中的一种或多种金属离子的混合溶液进行刻蚀能够控制刻蚀的速率，从而使得发射极具有蠕虫状纳米凸起，蠕虫状纳米凸起的深度为5nm-40nm，且刻蚀后发射极方阻均匀。

优选的，在对硅片进行后刻蚀之后，去除Ag⁺、Fe³⁺、Au³⁺或Cu²⁺中的一种或多种金属离子；去除电极区上面的掩膜。更优选的，将硅片放入硝酸溶液中超声5分钟-10分钟去除金属离子。

优选的，在去除电极区上面的掩膜之后，在硅片上沉积减反射膜；在电极区的上面制备电极；最后烧结，使得电极和电极下面重扩散的硅片形成欧姆接触。在本发明的实施例中，可以沉积氮化硅减反射膜，还可以沉积氧化硅减反射膜。