[发明专利]一种具有横向输运特性的纳米线晶硅太阳电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于晶体硅太阳电池技术领域，具体涉及一种具有横向传输特性的纳米线晶硅太阳电池的制备方法。

背景技术

近年来，能源紧缺问题和全球变暖的环境问题日益严重，人类对清洁的可再生能源需求空前急切。光伏太阳能是一种重要的可再生能源，具有能源广泛，地域限制少，安全可靠等诸多优势。目前市场应用的太阳电池以晶体硅电池为主，但成本高仍然是限制光伏产业发展的瓶颈。如何提高效率以降低成本成为太阳电池研究的关注点。

从目前晶硅电池对太阳光的吸收角度看，太阳光照中一部分光由于电池表面的反射而损失掉。硅纳米线超低的反射光损失，起到很好的陷光作用，提高了短路电流，但硅纳米线之间存在空隙，导致了纳米线之间载流子的横向输运问题。如果把光生载流子在横向输运过程中的电学损失有效地利用起来，则可以实现电池效率的显著提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有横向输运特性的纳米线晶硅太阳电池的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、清洗硅衬底。

2、在硅衬底表面制备硅纳米线。

3、从制备有硅纳米线的硅衬底表面对硅衬底进行磷扩散或硼扩散。

4、采用原子层沉积技术在扩散后的硅衬底表面沉积一层ZnO薄膜作为籽晶层，然后将硅衬底倒扣于氨水与质量分数为2%～5%的硝酸锌水溶液的体积比为1:30的混合溶液中，70～100℃加热30～60分钟，在硅纳米线间隙之间生长ZnO纳米棒。

5、丝网印刷电极，烧结。

上述的清洗硅衬底优选用氨水、双氧水、去离子水的体积比为8:2:1的混合溶液在80℃清洗10～20分钟，再用盐酸、双氧水、去离子水的体积比为5:1:1的混合溶液在80℃清洗10～20分钟，然后用去离子水冲洗、用氮气吹干。

上述的步骤2优选采用金属诱导化学腐蚀法在硅衬底表面制备硅纳米线，具体方法为：将清洗后的硅衬底在氢氟酸和银盐溶液的混合溶液中常温腐蚀30秒，在硅衬底表面沉积一层银薄膜，然后在氢氟酸、双氧水、去离子水的混合溶液中常温腐蚀3～10分钟，再浸泡在浓硝酸中去除残留的银颗粒，最后用质量分数为10%的氢氟酸水溶液漂洗、用去离子水冲洗、用氮气吹干，在硅衬底表面制备成长度为600nm～3μm、直径为100～200nm的硅纳米线。

上述的步骤4优选采用原子层沉积技术在扩散后的硅衬底表面沉积一层10～20nm厚的ZnO薄膜作为籽晶层，然后将硅衬底倒扣于氨水与质量分数为4%的硝酸锌水溶液的体积比为1:30的混合溶液中，90℃加热30分钟，取出用去离子水冲洗、氮气吹干，在硅纳米线间隙之间生长ZnO纳米棒。

上述的步骤5优选采用丝网印刷技术制备栅状电极，然后850℃烧结形成欧姆接触。

本发明与现有技术相比具有以下明显的优点：

（1）本发明采用原子层沉积技术沉积ZnO薄膜作为籽晶层，可实现单原子层沉积，沉积厚度、成分、结构高度可控，沉积的ZnO薄膜均匀、一致。

（2）本发明采用化学溶液生长ZnO纳米棒的方法，溶液配制简单，不需要其他设备，生长的ZnO纳米棒比较致密，能够很好地填充在硅纳米线间隙之间，实现硅纳米线的横向导通，有助于光生载流子的横向传输和电极对光生载流子的收集，提高纳米线晶硅太阳电池的电池转换效率，降低太阳能电池的生产成本。

（3）本发明所采用的原料充足，成本较低，工艺简单，有利于规模化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

1、将厚度为280μm的P型单晶硅衬底(100)用氨水、双氧水、去离子水的体积比为8:2:1的混合溶液在80℃清洗10分钟，再用盐酸、双氧水、去离子水的体积比为5:1:1的混合溶液在80℃清洗10分钟，然后用去离子水冲洗、用氮气吹干。

2、将步骤1清洗后的硅衬底在氢氟酸与质量分数为0.2%的硝酸银水溶液体积比为1:10的混合溶液中常温腐蚀30秒，在硅衬底表面沉积一层银薄膜；然后在氢氟酸、双氧水、去离子水的体积比为5:1:44的混合溶液中常温腐蚀3分钟，再浸泡在浓硝酸中去除残留的银颗粒；最后用质量分数为10%的氢氟酸水溶液漂洗、用去离子水冲洗、用氮气吹干，在硅衬底表面制备成长度为600nm左右、直径为100～200nm的硅纳米线。