[实用新型]基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池

说明书

本实用新型公开了一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池，所述晶体硅太阳电池包括硅片及位于硅片表面的复合陷光结构，所述硅片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面下方形成有PN结，所述复合陷光结构包括位于硅片第一表面上的介质层及位于介质层上或介质层内的金属纳米颗粒阵列层。本实用新型中晶体硅太阳电池的开路电压、短路电流均有明显的提升，光电转换效率有了大幅度的提高，取得了意想不到的技术效果。

技术领域

本实用新型属于太阳电池技术领域，尤其是一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池。

背景技术

光伏发电是新能源的重要组成，近年来获得了飞速发展。但光伏发电要成为未来主力能源形势，必须要实现高效率与低成本。目前商业化的太阳电池产品中，晶体硅(单晶和多晶)太阳电池的市场份额最大，一直保持接近九成的市场占有率。

提高晶体硅太阳电池效率主要途径之一是提高其表面陷光能力。目前，在晶体硅太阳电池的生产工艺中，绒面工艺和介质减反膜工艺都是为了降低太阳电池的表面反射率，从而提高太阳电池的光电转换效率。然而，目前采用绒面工艺和介质减反膜工艺的陷光系统仍存在一定的光反射损失。另外，为了进一步降低光伏发电的成本，硅片薄片化是必然的发展趋势。而使用薄硅片一方面会增加绒面工艺的难度，另一方面会导致太阳电池吸收厚度的降低，从而降低太阳电池的短路电流。

在硅片表面利用金属纳米颗粒能够进一步降低其表面反射率，现有技术中，中国实用新型专利201310009297.3已公开了一种基于LSP效应陷光增效新型减反射结构的制备方法，具体步骤如下：

a.将电阻率为8Ω·cm～13Ω·cm的(100)单晶硅片浸泡在丙酮溶液中，在35℃水浴中超声10min～20min；然后用去离子水冲洗干净后，超声10min～15min；取出样品，放在CP4A清洗液中常温浸泡3min～5min，所述CP4A清洗液为质量分数为40％的氢氟酸、乙酸、质量分数为65％～68％的硝酸及超纯水组成的混合溶液，其中质量分数为40％的氢氟酸、乙酸、质量分数为65％～68％的硝酸及超纯水的体积比为3:5:3:22；最后用质量分数为14％的氢氟酸溶液浸泡2min～3min后，取出用去离子水冲洗干净，然后用氮气吹干，放入干燥器中备用；

b.用质量分数为3％的氢氧化钠、体积分数为8％的异丙醇配置刻蚀液，其中质量分数为3％的氢氧化钠与体积分数为8％的异丙醇溶液的体积比为25：2，在80℃水浴条件下刻蚀经步骤1处理好的样品30min～50min，在硅表面刻蚀出锥体结构；

c.利用高分辨磁控离子溅射仪在已刻蚀的锥体结构表面镀银，溅射电流为15mA～50mA、溅射时间为15s～30s；

d.步骤c所得锥体结构表面镀银样品在氮气保护下，在350℃～400℃条件下，退火2h～3h，待冷却后，在硅表面形成一层粒径在40nm～100nm之间的非连续银纳米颗粒，即得到基于LSP效应陷光增效新型减反射结构。

然而上述方法中金属银纳米颗粒是直接在硅片表面通过离子溅射制备，一方面，金属银颗粒直接与硅表面接触，会导致硅片严重的表面复合；另一方面，离子直接轰击硅片表面会诱导表面损伤，虽然降低了太阳电池表面的反射率，但表面金属-硅接触复合以及轰击损伤均会导致开路电压的降低，从而影响太阳电池的光电转换效率。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型的目的在于提供一种基于复合陷光结构的晶体硅太阳电池。

本实用新型在晶体硅太阳电池的上制备介质层和金属纳米颗粒阵列层，有效避免了金属与硅片的直接接触，同时也避免金属纳米颗粒制备过程中对硅片表面PN结的破坏。

在不影响电池片表面钝化的前提下，通过金属纳米颗粒的散射效应以及等离子激元共振近场增强效应，大幅提高了光的吸收，可应用于各类结构的晶体硅太阳电池中。