[发明专利]一种基于金属纳米颗粒的HJT电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金属纳米颗粒的HJT电池及其制备方法，该电池包括N型硅片，其受光面和背光面上依次设有本征非晶硅层、P型掺杂非晶硅层、N型掺杂非晶硅层、第一金属纳米颗粒层、受光面TCO层、背光面TCO层、金属栅线电极。其制备方法包括：对对N型硅片进行制绒清洗，然后依次沉积或制备本征非晶硅层、P型掺杂非晶硅层、N型掺杂非晶硅层、第一金属纳米颗粒层、受光面TCO层、背光面TCO层、金属栅线电极。本发明HJT电池具有光吸收性能好、短路电流高、光电转换效率高等优点，其制备方法具有工艺简单、量产门槛低、制备成本低、兼容性好、生产效率高等优点，对于制备成本低、电学性能优异的HJT电池具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种基于金属纳米颗粒的HJT电池及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电是一种利用光伏效应将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电技术，具有资源充足、清洁、安全、寿命长等优点，被认为是最有前途的可再生能源技术之一，已成为可再生能源技术中发展最快、最具活力的研究领域。

异质结太阳能电池(HJT电池)最早由日本三洋公司于1990年成功开发，是以n型单晶硅片为衬底，在经过清洗制绒的n型c-Si正面依次沉积厚度为5～10nm的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)、p型非晶薄膜(p-a-Si:H)，从而形成p-n异质结。在硅片背面依次沉积厚度为5～10nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅薄膜(n-a-Si:H)形成背表面场。在掺杂a-Si:H薄膜的两侧，再沉积透明导电氧化物薄膜(TCO)，最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属集电极。具有制备工艺温度低、高开压高效率、温度系数低且衰减低、结构对称可双面发电等特点，近年来备受关注，已经成为太阳能电池的主要发展方向之一。

现有HJT电池，对波长在800nm以上太阳光的吸收非常微弱，太阳光在长波长范围内有大量的能量流失，而且单晶硅太阳能电池光谱响应最好的波段是在800-1100nm，即现有HJT电池存在对光谱吸收不足、短路电流低、光电转换效率低等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光吸收性能好、短路电流高、光电转换效率高的基于金属纳米颗粒的HJT电池及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于金属纳米颗粒的HJT电池，包括N型硅片，所述N型硅片的受光面和背光面上分别设有本征非晶硅层，所述N型硅片受光面的本征非晶硅层上设有P型掺杂非晶硅层，所述N型硅片背光面的本征非晶硅层上设有N型掺杂非晶硅层，所述P型掺杂非晶硅层上设有第一金属纳米颗粒层，所述第一金属纳米颗粒层上设有受光面TCO层，所述N型掺杂非晶硅层上设有背光面TCO层，所述受光面TCO层和背光面TCO层上分别设有金属栅线电极。

上述的HJT电池，进一步改进的，所述受光面TCO层与所述金属栅线电极之间还设有第二金属纳米颗粒层。

上述的HJT电池，进一步改进的，所述第二金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒为Ag纳米颗粒、Cu纳米颗粒、Au纳米颗粒中的至少一种；所述第二金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒的形状为圆锥形、球形、半球形、圆柱形、椭圆体、正方体、长方体、三棱柱中的至少一种；所述第二金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒的尺寸为40nm～110nm；所述第二金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒的界面分布密度为1％～25％。

上述的HJT电池，进一步改进的，所述第一金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒为Ag纳米颗粒、Cu纳米颗粒、Au纳米颗粒中的至少一种；所述第一金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒的形状为圆锥形、球形、半球形、圆柱形、椭圆体、正方体、长方体、三棱柱中的至少一种；所述第一金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒的尺寸为5nm～80nm；所述第一金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒的界面分布密度为1％～40％。