[发明专利]一种基于溶液法的多晶太阳电池的制备方法

说明书

本发明公开一种基于溶液法的多晶太阳电池的制备方法。其步骤包括：(1)利用金属辅助化学腐蚀(MACE)技术，在硅片表面制备黑硅结构；(2)采用NSR(Nano‑Structure Rebuilding)溶液对黑硅结构进行优化处理，形成均匀的倒金字塔结构；(3)在纳米结构上，通过改变扩散方阻与氮化硅钝化膜的厚度；(4)结合液相处理和PECVD技术形成氧化硅/氮化硅双层钝化结构。与酸制绒形成的蠕虫状结构相比，本发明制备的倒金字塔减反射结构具有更好的减反射效果，同时比纳米黑硅结构更易于钝化，是理想的黑硅减反射结构。采用本发明中的制备方法，可以制备出低反射率且高转换效率的多晶太阳电池。本发明工艺简便，与现有电池工艺相比，只增加液相处理工艺，成本低廉，适用于工业化量产。

技术领域

本发明涉及一种基于溶液法的多晶太阳电池的制备方法。利用本发明可以制备出具有低反射率和高转换效率的纳米倒金字塔多晶太阳电池，适用于太阳能光伏电池技术领域。

背景技术

晶硅太阳电池以其转换效率和量产成本的优势，保持在光伏行业较高的市场份额，并持续发展。为了进一步加强晶硅太阳电池的竞争力，提高转换效率一直是研究者致力的方向。黑硅技术作为有效提高晶硅太阳电池转换效率的技术手段，已经广为研究。

黑硅技术发展至今，大致可以分为三个阶段：第一阶段，从哈佛大学的Mazur教授发现黑硅后，不同的黑硅制备技术都被广泛研究，黑硅的制备工艺包括飞秒激光法、反应离子刻蚀法、电化学腐蚀法和金属辅助化学腐蚀法(Metal Assited Chemical Etching，MACE)。各类减反结构的黑硅带来了优异的减反射效果，反射率相比常规制绒技术，有了明显的降低。然而，黑硅电池的转换效率普遍偏低，甚至低于没有黑硅减反射结构的常规制绒太阳电池。2012年，NREL的Jihun Oh等人[Nature Nanotechnology，2012，7(11)：743-748]制备的18.2％的单晶黑硅电池问世，他们采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液对黑硅表面进行微结构处理，并结合热氧化钝化技术，降低了黑硅由于表面积增大带来的表面复合，并优化扩散工艺减少俄歇复合，最终提高了黑硅电池转换效率。黑硅技术因此进入第二阶段，研究者们不再一味追求低的减反射效果，而是考虑更多减反结构的优化和钝化工艺的优化。国内的研究中，苏大的苏晓东课题组[Advanced Functional Materials，2014，24：6708-6716]在MACE法制备的黑硅基础上采用高温碱处理得到倒金字塔结构，优化电池工艺得到了18.45％转换效率的多晶黑硅太阳电池。钝化优异的黑硅的减反射效果能有效将增益的入射光转变为电，从而提高了转换效率。而当芬兰阿尔托大学的Hele Savin课题组[NatureNanotechnology，2015，89]结合多项先进技术制备出22.1％转换效率的黑硅太阳电池时，黑硅技术进入第三阶段，晶硅太阳电池的各种先进高效技术能在黑硅上体现更好的效果。黑硅由于表面积的增大，表面复合一直是制约电池效率的问题关键，而全背电极接触(Interdigitated Back Contact，IBC)电池技术在黑硅上发挥了很好的效果，且黑硅以其斜光效应，全天发电量相比同功率电池能有较大的发电量提升，应用前景相当优异。

发明内容

本发明一种基于溶液法的多晶太阳电池的制备方法。可以制备出具有低反射率和高转换效率的纳米倒金字塔多晶太阳电池。

为此，本发明提供了如下技术方案：

(1)、将多晶硅片经过标准清洗工艺，然后浸入HF(40％)∶HNO₃(70％)∶H₂O＝1∶3∶2混合溶液中进行酸制绒3min，随后采用1％的NaOH溶液腐蚀30s去除制绒后多孔硅微结构，去除表面损伤层的同时得到光洁的表面；