[发明专利]一种基于纳米结构的双面受/陷光单晶硅太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于纳米结构的双面受/陷光单晶硅太阳能电池及其制备方法，电池上部采用金属栅线/氧化锌纳米柱层/氧化锌薄膜层复合结构电极接受光照，电池下部采用P型聚合物层/银纳米线层/P型保护层复合结构透明导电薄膜接受光照。其优点是：通过简单的非真空方法制备P型聚合物层/银纳米线层/P型保护层复合薄膜应用于硅太阳能电池一侧，上述薄膜具有高度透过率的同时因纳米线能够实现光的有效散射，实现光受光/陷光的硅太阳能电池；在硅太阳能电池另外一侧，制备金属栅线/氧化锌纳米柱复合结构电极，也实现光的高度透过同时对光的有效散射，综合利用上述结构的三重光散射，实现基于纳米结构的双面受/陷光单晶硅太阳能电池。

【技术领域】

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种基于纳米结构的双面受/陷光单晶硅太阳能电池及其制备方法。

【背景技术】

近年来，光伏发电技术日益普及，全球太阳能电池的产量不断上升，其中晶体硅太阳能电池占据绝大部分比重。硅太阳能电池由于转换效率稳定，光电转化效率高等优势，获得人们的持续的关注，人们愿意通过硅太阳能电池的研发，在获得高的转换效率的同时降低其制造成本。在硅太阳能电池器件中，硅材料不能将入射光完全吸收，因此造成太阳能电池器件的光电转换效率额外的损失，通过设计电池表面的曲面结构，能够有效增加光在太阳能电池中的光程，即采用表面陷光结构提高太阳能电池效率。但是如何采用低成本材料及工艺制备硅太阳能电池，以有效降低太阳能电池成本成为新的研究方向。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种基于纳米结构的双面受/陷光单晶硅太阳能电池及其制备方法，采用简单的制备工艺及低廉的材料，制备出能够双面接受太阳光，双面陷光的硅太阳能电池。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种基于纳米结构的双面受/陷光单晶硅太阳能电池的制备方法，其包括：提供具有第一表面和与所述第一表面相对应的第二表面的P型晶体硅衬底；在所述第一表面上制备N型层；在所述N型层上通过溶液法制备氧化锌薄膜层；在所述氧化锌薄膜层上通过水热法制备氧化锌纳米柱层；在所述第二表面上依次涂覆P型聚合物层、银纳米线层和P型保护层；在所述氧化锌纳米柱层上制备顶电极，即银栅线电极，形成基于纳米结构的双面受/陷光单晶硅太阳能电池。

作为本发明的一个优选的实施例，在所述N型层上通过溶液法制备氧化锌薄膜层包括：在所述N型层上通过浸渍提拉镀膜法或旋转涂膜法涂覆氧化锌溶胶后，在300-500℃的温度条件下干燥10-100min，形成氧化锌薄膜层。

作为本发明的一个优选的实施例，所述氧化锌薄膜层的厚度为10-100nm。

作为本发明的一个优选的实施例，在所述氧化锌薄膜层上通过水热法制备氧化锌纳米柱层包括：将氧化锌薄膜层面朝下置于水热釜中，所述水热釜内装有硝酸锌和六亚甲基次胺溶液，所述硝酸锌和六亚甲基次胺溶液中硝酸锌与六亚甲基次胺的摩尔比为1：1，在90℃的条件下加热3h，冷却后形成氧化锌纳米柱层。

作为本发明的一个优选的实施例，所述氧化锌纳米柱层的厚度为300-2000nm。

作为本发明的一个优选的实施例，所述P型聚合物层的厚度为10-100nm，所述银纳米线层采用直径为10-100nm、长度为5-30μm的银纳米线，所述银纳米线层的厚度为100-300nm，所述P型保护层的厚度为10-100nm。

作为本发明的一个优选的实施例，所述P型聚合物层和P型保护层的材料为P3HT、PTB7、PCDTBT、PBDTTPD、PBDTTT-CF中的任意一种或几种。

作为本发明的一个优选的实施例，所述P型聚合物层和P型保护层的材料为PEDOT：PSS溶液。

作为本发明的一个优选的实施例，所述银栅线电极的厚度为50-1000nm。