[发明专利]一种硅纳米线阵列异质结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技术领域，特别是涉及一种硅纳米线阵列异质结太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着工业的高度发展和人口的持续增长，能源问题将成为制约人类发展的关键问题。太阳能是来自于太阳内部的核聚变所蕴藏着的、并能爆发向外辐射的能量，与传统能源相比，太阳能取之不尽，用之不竭。如何充分利用太阳能，使得太阳能真正取代石化能源，成为全人类的能源消耗的最重要来源，已成为人们的研究重点。目前利用太阳能的主要方式有两种：光热转换和光电转换。光热转换最主要的代表是太阳能热水器，光电转换最好的应用方式就是太阳能电池。

硅基太阳能电池主要包括单晶硅太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池以及有机无机杂化太阳能电池。为了提高有机无机杂化太阳能电池的光电转换效率，通常选择对硅片刻蚀形成纳米结构，以显著提高对太阳能的吸收，降低硅片的反射，从而提高有机无机杂化太阳能电池的光电转换效率，然而硅纳米结构的存在使得在硅片上形成的有机薄膜的质量较差，不能形成良好的肖特基结，因此获得的太阳能电池的光电转换效率相对较低，且稳定性差。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种硅纳米线阵列异质结太阳能电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种硅纳米线阵列异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：(1)n型硅片的清洗；(2)n型硅片表面的硅纳米线阵列的制备；(3)n型硅片表面的钝化处理；(4)硅钨酸掺杂PEDOT:PSS层的制备：在步骤(3)得到的n型硅片的正面旋涂PEDOT:PSS溶液，接着进行第一次退火处理，然后在所述第一次退火处理后的n型硅片表面依次旋涂硅钨酸溶液、PEDOT:PSS溶液、硅钨酸溶液、PEDOT:PSS溶液、硅钨酸溶液，接着进行第二次退火处理，以形成所述硅钨酸掺杂PEDOT:PSS层；(5)正面电极的制备；(6)背面电极的制备。

作为优选，在所述步骤(1)中n型硅片的清洗包括：将n型硅片依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声清洗，然后用氮气吹干备用。

作为优选，在所述步骤(2)中利用金属催化化学腐蚀法在n型硅片表面制备硅纳米线阵列。

作为优选，在所述步骤(3)中n型硅片表面的钝化处理包括：对n型硅片进行甲基化处理，形成Si-CH₃键以钝化硅表面。

作为优选，在所述步骤(4)中，所述PEDOT:PSS溶液的浓度为5-10mg/ml，所述硅钨酸溶液的浓度为0.05-0.4mg/ml，旋涂PEDOT:PSS溶液的转速为3000-4000转/每分钟，旋涂PEDOT:PSS溶液的时间为1-3分钟，旋涂硅钨酸溶液的转速为4000-5000转/每分钟，旋涂硅钨酸溶液的时间为3-5分钟。

作为优选，在所述步骤(4)中，所述第一次退火处理的温度100-110℃，所述第一次退火处理的时间为5-10分钟，所述第二次退火处理的温度为110-120℃，所述第二次退火处理的时间为20-30分钟。

作为优选，在所述步骤(5)中，通过PVD法形成所述正面电极，所述正面电极为银栅电极，所述正面电极的厚度为100-150纳米。

作为优选，在所述步骤(6)中通过PVD法形成所述背面电极，所述背面电极的材质为铝，所述背面电极的厚度为100-400纳米。

本发明还提供了一种硅纳米线阵列异质结太阳能电池，所述硅纳米线阵列异质结太阳能电池为采用上述方法制备形成的硅纳米线阵列异质结太阳能电池。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的硅纳米线阵列异质结太阳能电池中，通过利用硅钨酸掺杂PEDOT:PSS层，改善了PEDOT:PSS层的接触性能和导电性能，使得其薄膜质量好，可以在硅纳米线阵列上形成致密的PEDOT:PSS层，有效避免裸露的硅纳米线与正面电极直接接触，得到质量良好的SiNWs/PEDOT:PSS核壳结构，有效减少漏电流，便于空穴的分离与传输，提高硅纳米线阵列异质结太阳能电池的开路电压和填充因子。