[发明专利]太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能是当今最清洁的能源之一，取之不尽、用之不竭。太阳能的利用方式包括光能-热能转换、光能-电能转换和光能-化学能转换。太阳能电池是光能-电能转换的典型例子，是利用半导体材料的光生伏特原理制成的。根据半导体光电转换材料种类不同，太阳能电池可以分为硅基太阳能电池(请参见太阳能电池及多晶硅的生产，材料与冶金学报，张明杰等，vol6，p33-38(2007))、砷化镓太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等。

目前，太阳能电池以硅基太阳能电池为主。请参阅图1，图1为现有技术中的太阳能电池400，该太阳能电池400包括：一背电极40、一硅片衬底42、一掺杂硅层44和一上电极46。所述硅片衬底42采用多晶硅或单晶硅制成，具有第一表面41以及与该第一表面41相对设置的第二表面43，该第二表面43为一平面结构。所述背电极40设置于所述硅片衬底42的第一表面41，且与该硅片衬底42的第一表面41欧姆接触。所述掺杂硅层44形成于所述硅片衬底42的第二表面43，作为光电转换的材料。该掺杂硅层44的表面为一平整的平面结构。所述上电极46设置于所述掺杂硅层44的表面。所述太阳能电池400中硅片衬底42和掺杂硅层44形成P-N结，所述P-N结在太阳光的激发下产生多个电子-空穴对(激子)，所述电子-空穴对在静电势能作用下分离并分别向所述背电极40和上电极46移动。如果在所述太阳能电池400的背电极40与上电极46两端接上负载，就会有电流通过外电路中的负载。

然而，现有技术中，由于形成于所述硅片衬底42第二表面43的掺杂硅层44的表面为一平整的平面结构，其表面积较小，因此，使所述太阳能电池400的取光面积较小。另外，太阳光线从外部入射到掺杂硅层44的表面时，由于该掺杂硅层44的表面为一平面结构，因此照射到所述掺杂硅层44的光线一部分被吸收，一部分被反射，而被反射的光线不能再利用，因此所述太阳能电池400对光线的利用率较低。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种具有较大取光面积的太阳能电池及其制备方法。

一种太阳能电池，包括：一硅片衬底，所述硅片衬底具有一第一表面以及与该第一表面相对设置的一第二表面，所述硅片衬底的第二表面设置有多个三维纳米结构，该三维纳米结构为阶梯状结构；一背电极，所述背电极设置于所述硅片衬底的第一表面，并与该第一表面欧姆接触；一掺杂硅层，所述掺杂硅层形成于所述三维纳米结构的表面以及相邻三维纳米结构之间的硅片衬底的第二表面；以及一上电极，所述上电极设置于所述掺杂硅层的至少部分表面。

一种太阳能电池，包括从下至上依次设置的一背电极，一硅片衬底，一掺杂硅层，以及一上电极，其中，所述硅片衬底靠近上电极的表面设置有多个三维纳米结构，该三维纳米结构为阶梯状结构，所述掺杂硅层设置于三维纳米结构的表面

一种太阳能电池的制备方法，包括：提供一硅片衬底，所述硅片衬底具有一第一表面以及与该第一表面相对设置的一第二表面，所述硅片衬底的第二表面设置有多个阶梯状三维纳米结构；在所述三维纳米结构表面及相邻三维纳米结构之间的硅片衬底的表面形成一掺杂硅层；提供一上电极，并将所述上电极设置于所述掺杂硅层的至少部分表面；以及提供一背电极，将所述背电极设置于所述硅片衬底的第一表面，使所述背电极与所述硅片衬底的第一表面欧姆接触。

相较于现有技术，所述太阳能电池通过在所述硅片衬底的第二表面设置多个阶梯状的三维纳米结构，可以提高所述太阳能电池的取光面积。此外，当光线照射到所述三维纳米结构的侧面时，该照射的光线一部分被吸收一部分被反射，被反射的光线中大部分光线再一次入射至相邻的三维纳米结构，被该相邻的三维纳米结构吸收和反射，因此所述照射的光线在所述的三维纳米结构中发生多次反射及吸收，从而可以进一步提高所述太阳能电池对光线的利用率。所述太阳能电池的制备方法，该方法工艺简单，成本低廉。

附图说明

图1为现有技术中的太阳能电池的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的太阳能电池的结构示意图。

图3为本发明第一实施例提供的太阳能电池中硅片衬底的结构示意图。

图4为本发明第一实施例提供的太阳能电池中硅片衬底的扫描电镜照片。

图5为本发明第一实施例提供的太阳能电池的制备方法的流程图。

图6为本发明第一实施例提供的太阳能电池的制备方法中在硅基板的第二表面形成多个三维纳米结构的制备方法的工艺流程图。