[发明专利]一种N型硅异质结太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种N型硅异质结太阳能电池及其制备方法，用以提高N型硅异质结太阳能电池的光电转换效率。N型硅异质结太阳能电池制作方法包括：N型硅片的清洗，去除氧化硅绝缘层；采用金属离子辅助化学刻蚀法在N型硅片上制备N型硅纳米线阵列；将含有N型硅纳米线阵列的N型硅片进行电镀硫化处理；接着在N型硅纳米线阵列的表面依次旋涂铁电薄膜材料的前驱体溶液、2,2’,7,7’‑四(N,N‑二‑对‑甲氧基苯基‑氨)‑9,9’‑螺二芴溶液、聚乙烯醇溶液、PEDOT:PSS溶液，并分别进行热处理；接着在N型硅片的背面旋涂聚乙烯亚胺溶液，并进行热处理，然后在N型硅片的背面制备铝电极，在N型硅片的正面制备银电极。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，特别是涉及一种N型硅异质结太阳能电池及其制备方法。

背景技术

硅基太阳电池主要包括单晶硅太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池和多晶硅薄膜太阳电池。其中单晶硅太阳电池的转换效率最高，在目前商业化太阳电池市场中占绝对统治地位。单晶硅太阳能电池的光电转化效率无疑非常具有竞争力，但由于其原材料价格高、复杂的制作工艺的影响，致使其成本太高，不利于实现大规模的民用光伏发电。为了降低成本，薄膜太阳能电池引起了人们的关注，它包括多晶硅薄膜太阳电池和非晶硅薄膜太阳电池。目前多晶硅电池由于成本稍低已被广泛用于商业化太阳能电池的制备中，多晶硅材晶体结构呈无规律性。非晶硅薄膜电池由于材料无序导致载流子寿命短，扩散长度小，电子空穴复合严重，并且长时间光照下会产生光致衰减效应，因而转换效率低下。因此，如何设计一种制作简单、光电转换效率高的太阳能电池及组件，是业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种N型硅异质结太阳能电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种N型硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）对N型硅片进行清洗，接着利用氢氟酸去除氧化硅绝缘层；

（2）采用金属离子辅助化学刻蚀法在所述N型硅片的上表面制备N型硅纳米线阵列；

（3）将含有所述N型硅纳米线阵列的所述N型硅片浸入硫化钠的乙二醇溶液中，作为阳极，并在硫化钠的乙二醇溶液中放置铂电极，作为阴极，进行电镀硫化处理，以得到硫化钝化层；

（4）在所述N型硅纳米线阵列的表面旋涂铁电薄膜材料的前驱体溶液，在150-180℃下烘烤5-10分钟，然后在500-600℃下退火处理10-20分钟，以得到铁电钝化薄膜；

（5）随后于惰性气氛中在所述铁电钝化薄膜的表面旋涂2,2’,7,7’-四(N,N-二-对-甲氧基苯基-氨)-9,9’-螺二芴溶液，在空气中110-120℃下退火10-20分钟，以得到2,2’,7,7’-四(N,N-二-对-甲氧基苯基-氨)-9,9’-螺二芴薄膜，所述N型硅纳米线阵列与所述2,2’,7,7’-四(N,N-二-对-甲氧基苯基-氨)-9,9’-螺二芴薄膜形成径向异质结；

（6）在所述2,2’,7,7’-四(N,N-二-对-甲氧基苯基-氨)-9,9’-螺二芴薄膜的表面旋涂聚乙烯醇溶液，在105-110℃下退火12-15分钟，以得到聚乙烯醇隧道层；

（7）在所述聚乙烯醇隧道层的表面旋涂PEDOT:PSS溶液，在110-120℃下退火20-30分钟，以得到PEDOT:PSS透明导电层；

（8）在所述N型硅片的下表面旋涂聚乙烯亚胺溶液，在105-110℃下退火12-15分钟，以得到聚乙烯亚胺层；

（9）在所述PEDOT:PSS透明导电层的表面制备银电极，在所述聚乙烯亚胺层的表面制备铝电极。

作为优选，所述N型硅纳米线阵列中硅纳米线的长度为500-1500 nm，相邻硅纳米线之间的间距为100-500 nm，所述硅纳米线的直径为50-300nm。