[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，所述硅太阳能电池从下至上包括背面电极、背面钝化层、N型单晶硅片、硅纳米线阵列、上表面钝化层、Spiro‑OMeTAD/酞菁铜复合层、PEDOT:PSS层以及正面栅电极，所述PEDOT:PSS层含有镁元素，通过优化硅太阳能电池结构以及各层的具体工艺参数，使得本发明的硅太阳能电池具有优异的光电转换效率。

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

单晶硅太阳电池因其造价过于昂贵，而无法进行广泛应用，而有机太阳能电池虽然成本较低，然而有机太阳能电池的效率远低于无机太阳能电池，也无法进行广泛应用。在此基础上，人们越来越关注有机-无机杂化太阳能电池的发展进程，有机-无机杂化太阳能电池可以结合有机材料和无机材料的优势，避免各自的缺陷，以得到较高的光电转换效率。现有的Si/PEDOT:PSS有机-无机杂化太阳能电池的光电转换效率在10％左右，有待进一步改善有机-无机杂化太阳能电池的内部结构，以提高其光电转换效率。

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)N型硅片的清洗；

2)在N型硅片的表面制备硅纳米线阵列；

3)对所述步骤2得到的N型硅片进行甲基化处理；

4)接着在所述N型硅片的上表面旋涂含有乙基乙酰乙酸二异丙醇铝和异丙醇铪的有机溶液，并进行热处理，进一步钝化所述N型硅片的上表面；

5)Spiro-OMeTAD/酞菁铜复合层的制备：在所述步骤4得到的N型硅片的正面依次旋涂Spiro-OMeTAD溶液、热蒸发酞菁铜、旋涂Spiro-OMeTAD溶液、热蒸发酞菁铜、旋涂Spiro-OMeTAD溶液、热蒸发酞菁铜，接着进行第一次退火处理，以形成所述Spiro-OMeTAD/酞菁铜复合层；

6)PEDOT:PSS层的制备：在PEDOT:PSS水溶液中添加一定量的氯化镁，以形成PEDOT:PSS混合溶液，在所述步骤5得到的N型硅片的正面旋涂所述PEDOT:PSS混合溶液，并进行第二次退火处理，以形成所述PEDOT:PSS改性层；

7)在所述步骤6得到的N型硅片的背面利用原子层沉积法制备一氧化铝薄层，其中，沉积氧化铝的速率均为1-2埃米/周期，沉积的周期数为3-5；

8)正面栅电极的制备；

9)背面电极的制备。

如上硅太阳能电池的制备方法，进一步的，在所述步骤(2)中，通过湿法刻蚀或干法刻蚀在N型硅片的表面制备硅纳米线阵列，所述硅纳米线阵列中的单个硅纳米线的长度为1.5-2微米，所述硅纳米线的直径为300-500纳米，相邻硅纳米线的间距为400-800纳米。

如上硅太阳能电池的制备方法，进一步的，在所述步骤(3)中，首先将步骤(2)得到的N型硅片浸入饱和五氯化磷的氯苯溶液中，在120℃下浸泡1-2小时，接着将该N型硅片从该饱和五氯化磷的氯苯溶液中取出，然后将该N型硅片放置于1mol/L甲基氯化镁的四氢呋喃溶液中，在85℃下浸泡6-9小时，以在所述N型硅片的表面形成Si-CH₃键，以钝化所述N型硅片。

如上硅太阳能电池的制备方法，进一步的，在所述步骤(4)中，所述含有乙基乙酰乙酸二异丙醇铝和异丙醇铪的有机溶液中所述乙基乙酰乙酸二异丙醇铝的浓度为0.3-0.6mg/ml，所述异丙醇铪的浓度为0.3-0.6mg/ml，旋涂的转速为4000-5000转/分钟，旋涂的时间为1-3分钟，所述热处理的温度200-300℃，所述热处理的时间为10-20分钟。