[发明专利]一种硅系太阳能电池和其制备方法与制备装置以及其表面结构

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅系太阳能电池和其制备方法与制备装置以及其表面结构。

背景技术

近来，随着研究和生产技术的发展，太阳能电池将在传统能源领域发挥重大作用。现在的市场主要有硅系太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池以及有机染料敏化太阳能电池等。其中硅系太阳能电池因其在原材料储备方面的优势而成为太阳能电池的主导产品，保持了80％以上的市场占有率。与其他类型的太阳能电池相比，其科研和生产已经相对成熟和稳定，光电转换效率较高，在未来几年间，全球各国光伏发电的巨大需求将促使硅系太阳能电池的发展势头将会保持强劲而不会发生逆转。尽管硅系太阳能电池有诸多优势，但硅材料价格相对较高，这使其在价格方面处于较为弱势的地位。因此，在硅系太阳能电池表面制作陷光结构，降低表面的反射率，从而大大地减少太阳光在硅片表面的反射损失，有助于提高电池的光电转换效率，从而可以利用较薄的硅材料获得较高的效率，可以有效降低成本。因此，利用陷光效应来提高硅系太阳能电池的转换效率成为当今研究太阳能电池的一个热门话题。

现今，达到陷光效应的一种有效方式就是在硅系太阳能电池表面形成纳米结构，例如纳米线、凹坑等，通常采用的方法是金属辅助刻蚀，即利用化学沉积或热蒸发的方法在硅系太阳能电池表面形成金属颗粒，这些金属颗粒就作为催化剂在化学反应作用下将硅系太阳能电池表面刻蚀成不同的纳米结构。但是这些方法操作比较繁琐，成本较高，这都有可能会影响硅系太阳能电池的未来发展。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种结构独特，转换效率高的硅系太阳能电池表面结构，和一种量子效率高的硅系太阳能电池，以及一种操作简单，成本低廉能够制备该硅系太阳能电池的方法与装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明提供的一种硅系太阳能电池表面结构，包括在硅系太阳能电池表面形成的凹坑和坐落在凹坑内的金属颗粒。

优选的，凹坑的直径为5-100纳米，深度为5-2000纳米；金属颗粒坐落在凹坑的深度为5-2000纳米。

进一步，凹坑的直径为20-50纳米，深度为100-1000纳米；金属颗粒坐落在凹坑的深度为100-1000纳米。

优选的，金属颗粒为金、银、铜、铝、铂或钯。

优选的，凹坑的底部至少伸入到硅系太阳能电池的掺杂n层，对应凹坑内的金属颗粒坐落在掺杂n层。

优选的，凹坑的底部至少伸入到硅系太阳能电池的掺杂p层，对应凹坑内的金属颗粒坐落在掺杂p层。

优选的，凹坑的底部至少伸入到硅系太阳能电池的p-n结区，对应凹坑内的金属颗粒坐落在p-n结区。

本发明还提供一种硅系太阳能电池，其表面结构采用以上任意一个技术方案所述的硅系太阳能电池表面结构。

本发明还提供一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

1)制备反应溶液：将金属盐的水溶液和一种能够与所述金属盐水溶液反应生成金属颗粒的还原试剂溶液混合后制备得到反应溶液；

2)制备金属颗粒：将硅系太阳能电池片加热到30-500℃，将反应溶液喷涂到加热的硅系太阳能电池片上，在其表面形成对应的金属颗粒；

3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成金属颗粒的硅系太阳能电池片浸入刻蚀液中，得到如本发明所述的硅系太阳能电池。

优选的，金属颗粒为金、银、铜、铝、铂或钯；金属盐溶液的摩尔浓度为:0.001mol/L-1mol/L，还原剂溶液摩尔浓度为0.0001mol/L-0.1mol/L；金属盐溶液与对应的还原剂溶液的体积比为1:(1～1000)。

进一步，刻蚀液采用氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液。

进一步，氧化剂水溶液为双氧水，Na₂S₂O₈水溶液，KMnO₄水溶液，K₂Cr₂O₇水溶液，Fe(NO₃)₃水溶液，Ni(NO₃)₂水溶液，Mg(NO₃)₂水溶液或硝酸。

进一步，氧化剂水溶液与氢氟酸的体积比为1:(1～100)，氢氟酸的摩尔浓度为0.01～20mol/L，氧化剂的摩尔浓度为0.001～5mol/L。