[发明专利]一种硅太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅太阳能电池及其制备方法，该方法包括以下步骤：在N型单晶硅片的上表面制备硅纳米线阵列、第一界面修饰层的制备、第二界面修饰层的制备、第一PEDOT:PSS层的制备、第二PEDOT:PSS层的制备、在所述第二PEDOT:PSS层的整个表面热蒸镀金属铜、正面栅电极的制备以及背面电极的制备。通过改善硅基核壳结构光伏电池的结构以及制备工艺，有效提高了本发明的硅太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种硅太阳能电池及其制备方法。

背景技术

在现有的有机无机杂化太阳能电池的制备过程中，通常是先利用金属催化化学腐蚀法在n型硅片表面制备硅纳米线阵列，接着对n型硅片进行甲基化处理，形成Si-CH₃键以钝化硅表面，然后在n型硅片的正面旋涂PEDOT:PSS溶液并进行退火处理以形成PEDOT：PSS层，接着在n型硅片正面蒸镀银栅电极并在n型硅片背面蒸镀背面电极，以形成常规的有机无机杂化太阳能电池。现有的有机无机杂化太阳能电池中，n型硅片与PEDOT：PSS层之间的接触界面缺陷态较多，导致电子和空穴发生复合，进而导致其光电转换效率较低。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种硅太阳能电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)在N型单晶硅片的上表面制备硅纳米线阵列，然后在HF溶液中浸泡以去除所述硅纳米线阵列中单个硅纳米线的表面的自然氧化硅；

(2)第一界面修饰层的制备：在步骤(1)得到的N型单晶硅片的上表面旋涂含有乙醇铪和Spiro-OMeTAD的第一混合溶液，其中所述第一混合溶液中乙醇铪的浓度为0.4-0.8mg/ml，Spiro-OMeTAD的浓度为3-5mg/ml，旋涂的转速为5500-6000转/分钟，然后进行第一次退火处理，形成所述第一界面修饰层；

(3)第二界面修饰层的制备：在步骤(2)得到的N型单晶硅片的上表面旋涂含有乙醇铪和Spiro-OMeTAD的第二混合溶液，其中所述第二混合溶液中乙醇铪的浓度为0.1-0.3mg/ml，Spiro-OMeTAD的浓度为6-8mg/ml，旋涂的转速为5000-5500转/分钟，然后进行第二次退火处理，形成所述第二界面修饰层；

(4)第一PEDOT:PSS层的制备：在步骤(3)得到的n型硅片的正面旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂的转速为4500-5000转/分钟，然后进行第三次退火处理，形成所述第一PEDOT:PSS层；

(5)第二PEDOT:PSS层的制备：在步骤(4)得到的n型硅片的正面旋涂含有银纳米线和石墨烯的PEDOT:PSS溶液，旋涂的转速为3000-3500转/分钟，然后进行第四次退火处理，形成所述第二PEDOT:PSS层

(6)在所述第二PEDOT:PSS层的整个表面热蒸镀金属铜，其中，热蒸镀金属铜的速率均为1-2埃米/秒，每次蒸镀金属铜的时间均为3-6秒；

(7)正面栅电极的制备；

(8)背面电极的制备。

进一步的，在所述步骤(1)中，所述硅纳米线阵列中的单个硅纳米线的长度为3-5微米，所述单个硅纳米线的直径为400-800纳米，相邻硅纳米线的间距为600-1000纳米。

进一步的，在所述步骤(2)和所述步骤(3)中，所述第一次退火处理和所述第二次退火处理的退火温度为120-130℃，所述第一次退火处理的退火时间为10-20分钟，所述第二次退火处理的退火时间为5-10分钟。

进一步的，在所述步骤(4)中，所述第三次退火处理的退火温度为100-110℃，所述第三次退火处理的退火时间为15-25分钟，所述第一PEDOT:PSS层的厚度为20-40纳米。