[发明专利]一种使用纳米材料制备的高效太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体的说，是涉及一种使用纳米材料制备的高效太阳能电池及其制备方法。

背景技术

硅基太阳能电池是常见的一种太阳能电池。它的原理是将高纯度的半导体材料(硅)加入掺质物使其呈现不同的性质，以形成p型半导体及n型半导体，并将pn两型半导体相接合，形成p-n接面。当太阳光照射p-n结构的半导体时，光子所提供的能量会把半导体中的电子激发出来产生电子-空穴对。通过电极的设置使空穴往电场的方向移动并使电子往相反的方向移动，形成太阳能电池。

一般来说，要对太阳能电池进行改良，需要从提升其光电转换效率着手。在过去的几年里，虽然普通量产的晶体硅太阳能电池的光电转换效率已由原来的17％提升至19％，然而，即便现有的高温烧结银浆和铝浆等辅材的改进均达到有史以来的最佳状态，但是太阳能电池的光电转换效率一直没能提升至20％。

究其原因，是因为制备太阳能电池时，高温烧结(约850℃)对太阳能电池造成损害，以及金属导电材料(导体)与电池硅(半导体)基底不能形成非常良好的欧姆接触，电流无法收集完全并有效导出。

再有，太阳能电池的表面因金属化所牺牲的受光面积(银栅线的主栅宽度一般大于1500微米，细栅线大于100微米，因此会占用一定比例的受光区域，导致该占用区域无法发电)，这也是目前太阳能电池制备解决的技术难题。

关于上述两个亟待解决的技术难题，目前行内主要采用如下解决方案：

(1)通过改进丝网印刷的银浆。

目前太阳能电池所用的银浆的成分组成为银粉、玻璃粉和有机粘结树脂等，其作用机理是在高温下腐蚀氮化硅膜层，让银与硅基底形成接触，但是烧结的温度(＞750℃)无法降低到较低值，还是会对硅片本身造成高温损害。

(2)减少金属栅线的遮光面积。

目前太阳能电池减少遮盖面积的做法主要是将主栅线由原来的2根变化为3～4根，同时增加细栅线的数量。但是这对于目前的丝网印刷工艺而言，一方面对印刷网版有所限制，硅作为半导体，硅片轻微掺杂后其电阻率仍然比较高(1～10Ω.m),与银粉的接触不好；另一方面栅线太细很容易出现断栅等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种使用纳米材料制备的高效太阳能电池。

本发明的第二目的是提供所述高效太阳能电池的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种使用纳米材料制备的高效太阳能电池，包括n型硅片基底，所述n型硅片基底设有正面和背面，所述正面和背面经激光开槽分别形成正面凹槽和背面凹槽，所述正面凹槽内设有Ⅲ族元素掺杂源纳米材料，所述背面凹槽内设有Ⅴ族元素掺杂源纳米材料。

所述正面印刷有含Ⅲ族元素掺杂源纳米材料的正面栅线，所述背面印刷有含Ⅴ族元素掺杂源纳米材料的背面栅线，所述正面栅线和背面栅线经激光开槽分别形成正面凹槽和背面凹槽，所述正面凹槽内的Ⅲ族元素掺杂源纳米材料与n型硅片基底融合，所述背面凹槽内的Ⅴ族元素掺杂源纳米材料与n型硅片基底融合。

所述正面凹槽和背面凹槽在完成掺杂后喷印纳米银复合材料，所述纳米银复合材料的喷印的栅线宽度大于或等于激光开槽的栅线宽度。

所述正面从上往下依次设有第一减反射膜层、钝化膜层和发射极层，所述第一减反射膜层的上方印刷有含硼硅纳米复合材料的正面栅线；所述背面设有第二减反射膜层，所述第二减反射膜层的上方印刷有含磷硅纳米复合材料的背面栅线；所述正面栅线和背面栅线经激光开槽分别形成正面凹槽区域和背面凹槽区域；所述正面凹槽区域穿过第一减反射膜层、钝化膜层和发射极层并进入到n型硅片基底；所述背面凹槽区域穿过第二减反射膜层并进入到n型硅片基底。

所述硼硅纳米复合材料在第一减反射膜层、钝化膜层和发射极层之间形成硼硅纳米复合材料激光共融层，所述硼硅纳米复合材料与n型硅片基底融合形成硼掺杂功能区；所述磷硅纳米复合材料在第二减反射膜层和n型硅片基底之间形成磷硅纳米复合材料激光共融层，所述磷硅纳米复合材料与n型硅片基底融合形成磷掺杂功能区。

所述硼掺杂功能区的掺杂深度为3～8微米，掺杂浓度在1*10¹⁶～1*10²²atom/cm³，所述磷掺杂功能区的掺杂深度为1～10微米，掺杂浓度在1*10¹⁶～1*10²²atom/cm³。