[发明专利]一种异质结光伏电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种异质结光伏电池及其制备方法，所述异质结光伏电池的制备方法包括：n型硅片的清洗、在所述n型硅片的上表面制备金子塔结构绒面层、在所述金子塔结构绒面层中的金子塔结构的表面制备硅纳米线、对所述n型硅片进行钝化处理、硒化钼纳米颗粒/Spiro‑OMeTAD层的制备、PEDOT:PSS层的制备、正面银栅电极的制备以及背面铝电极的制备，其中在对所述n型硅片进行钝化处理的工序中选择旋涂含有氢氧化钾和三乙醇铝的混合溶液，并进行退火处理，以有效降低硅基底表面的缺陷态，提高相应异质结光伏电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及光电转换技术领域，特别是涉及一种异质结光伏电池及其制备方法。

背景技术

纵观太阳能电池发展的百年时间，出现了各种各样的太阳能电池，就太阳能电池的发展时间而言，可以将太阳能电池分为三个大类：第一代太阳能电池具体包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池以及非晶硅太阳能电池等硅太阳能电池；第二代太阳能电池具体包括非晶硅薄膜太阳能电池、砷化镓太阳能太阳能电池、碲化镉太阳能电池以及铜铟镓硒太阳能电池等薄膜太阳能电池；第三代太阳能电池具体包括染料敏化太阳能电池、纳米晶太阳能电池。有机太阳能电池、有机无机杂化太阳能电池以及钙钛矿太阳能电池等新型太阳能电池。

在有机无机杂化太阳能电池的制备过程中，硅基底表面的缺陷态导致电子空穴复合，进而大幅降低有机无机太阳能电池的光电转换效率，现有技术中为了减少硅基底表面的缺陷态，通常采用甲基化的方式在硅片表面形成Si-CH3键以钝化硅表面，一方面甲基化处理的硅片依然存在大量的缺陷态，另一方面甲基化处理的工艺较为复杂且甲基化处理的时间较长，无法进行大规模的应用。因此，针对上述技术问题，有必要改进硅片表面的钝化方式，以提高有机无机太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种异质结光伏电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种异质结光伏电池的制备方法，包括以下步骤：（1）n型硅片的清洗：将n型硅片依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗10-15分钟，然后置入浓H₂SO₄/H₂O₂混合溶液中并加温至100-110℃保持50-70分钟，接着用去离子水冲洗所述n型硅片，并用氮气吹干以备用；（2）在所述n型硅片的上表面制备金字塔结构绒面层：将步骤1得到的所述n型硅片置于NaOH和乙醇的混合溶液中，其中所述混合溶液中，所述NaOH的质量分数为4-5%，所述乙醇的体积分数为12-15%在80-90℃下刻蚀40-50分钟以得到所述金字塔结构绒面层，然后将所述n型硅片置于盐酸溶液中浸泡2-3小时，接着用去离子水冲洗所述n型硅片，接着将所述n型硅片在氢氟酸溶液中浸泡5-10分钟，并用氮气吹干以备用；（3）在所述金字塔结构绒面层中的金字塔结构的表面制备硅纳米线：将步骤2得到的所述n型硅片置于硝酸银/氢氟酸混合溶液中，其中所述硝酸银/氢氟酸混合溶液中氢氟酸的摩尔浓度为4.8mol/l，硝酸银的摩尔浓度为0.02mol/l，并在室温下刻蚀10-15分钟，将刻蚀过的所述n型硅片取出后，用去离子水冲洗，然后浸入浓硝酸中保持50-60分钟，接着用去离子水清洗硅片，并用氮气吹干以备用；（4）对所述n型硅片进行钝化处理：将步骤3得到n型硅片在氢氟酸溶液中浸泡5-10分钟，接着在所述n型硅片的上表面滴加含有氢氧化钾和三乙醇铝的混合溶液并静置2-5分钟，接着在1500-2000转/分钟的条件下旋涂1-3分钟，并在300-400℃的温度下退火40-60分钟，以钝化所述n型硅片的上表面，然后在所述n型硅片的下表面滴加含有氢氧化钾和三乙醇铝的混合溶液并静置2-5分钟，接着在1500-2000转/分钟的条件下旋涂1-3分钟，并在300-400℃的温度下退火40-60分钟，以钝化所述n型硅片的下表面；（5）硒化钼纳米颗粒/Spiro-OMeTAD层的制备：在步骤4得到的n型硅片的上表面旋涂含有硒化钼纳米颗粒的Spiro-OMeTAD溶液，旋涂的转速为2000-4000转/分钟以及时间为1-5分钟，然后在氮气环境中，并在100-110℃的温度下退火5-10分钟，形成所述硒化钼纳米颗粒/Spiro-OMeTAD层；（6）PEDOT:PSS层的制备：在所述硒化钼纳米颗粒/Spiro-OMeTAD层表面旋涂PEDOT:PSS溶液；旋涂的转速为4000-5000转/分钟以及时间为1-4分钟，然后在氮气环境中，并在110-130℃的温度下退火20-30分钟，以形成所述PEDOT:PSS层；（7）正面银栅电极的制备；（8）背面铝电极的制备。