[发明专利]一种硅基核壳结构光伏电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅基核壳结构光伏电池及其制备方法，该方法包括以下步骤：在单晶硅片的上表面制备硅纳米线阵列、第一界面修饰层的制备、第二界面修饰层的制备、第一PEDOT:PSS层的制备、第二PEDOT:PSS层的制备、在所述第二PEDOT:PSS层的整个表面热蒸镀金属银、正面栅电极的制备以及背面电极的制备。通过改善硅基核壳结构光伏电池的结构以及制备工艺，有效提高了本发明的硅基核壳结构光伏电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，特别是涉及一种硅基核壳结构光伏电池及其制备方法。

背景技术

在现有的有机无机杂化光伏电池的制备过程中，通常是先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，接着对n型硅片进行甲基化处理，形成Si-CH₃键以钝化硅表面，然后在n型硅片的正面旋涂 PEDOT:PSS溶液并进行退火处理以形成PEDOT：PSS层，接着在n型硅片正面蒸镀银栅电极并在n型硅片背面蒸镀背面电极，以形成常规的有机无机杂化光伏电池。现有的有机无机杂化光伏电池中，n型硅片与PEDOT：PSS层之间的接触界面缺陷态较多，导致电子和空穴发生复合，进而导致其光电转换效率较低。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种硅基核壳结构光伏电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种硅基核壳结构光伏电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)在单晶硅片的上表面制备硅纳米线阵列，然后在HF溶液中浸泡以去除所述硅纳米线阵列中单个硅纳米线的表面的自然氧化硅；

(2)第一界面修饰层的制备：在步骤(1)得到的单晶硅片的上表面旋涂含有异丁醇铪和P3HT的第一混合溶液，其中所述第一混合溶液中异丁醇铪的浓度为0.3-0.5mg/ml，P3HT的浓度为1-1.5mg/ml，旋涂的转速为 5500-6000转/分钟，然后进行第一次退火处理，形成所述第一界面修饰层；

(3)第二界面修饰层的制备：在步骤(2)得到的单晶硅片的上表面旋涂含有异丁醇铪和P3HT的第二混合溶液，其中所述第二混合溶液中异丁醇铪的浓度为0.1-0.2mg/ml，P3HT的浓度为1.5-2mg/ml，旋涂的转速为 5000-5500转/分钟，然后进行第二次退火处理，形成所述第二界面修饰层；

(4)第一PEDOT:PSS层的制备：在步骤(3)得到的单晶硅片的上表面旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂的转速为4000-5000转/分钟，然后进行第三次退火处理，形成所述第一PEDOT:PSS层；

(5)第二PEDOT:PSS层的制备：在步骤(4)得到的单晶硅片的上表面旋涂含有银纳米颗粒和黑磷烯的PEDOT:PSS溶液，旋涂的转速为 3000-4000转/分钟，然后进行第四次退火处理，形成所述第二PEDOT:PSS 层；

(6)在所述第二PEDOT:PSS层的整个表面热蒸镀金属银，其中，热蒸镀金属银的速率均为0.5-2埃米/秒，每次蒸镀金属银的时间均为3-6秒；

(7)正面栅电极的制备；

(8)背面电极的制备。

作为优选，在所述步骤(1)中，所述硅纳米线阵列中的单个硅纳米线的长度为1-2微米，所述单个硅纳米线的直径为300-500纳米，相邻硅纳米线的间距为500-800纳米。

作为优选，在所述步骤(2)和所述步骤(3)中，所述第一次退火处理和所述第二次退火处理的退火温度为140-160℃，所述第一次退火处理的退火时间为20-30分钟，所述第二次退火处理的退火时间为10-20分钟。

作为优选，在所述步骤(4)中，所述第三次退火处理的退火温度为 100-110℃，所述第三次退火处理的退火时间为15-25分钟，所述第一 PEDOT:PSS层的厚度为20-40纳米。