[发明专利]基于局部纳米针孔接触的硅太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.基于局部纳米针孔接触的硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)设计纳米针孔参数，针孔尺寸为20～50nm，针孔分布密度为10^-4～10^-6；

2)制备纳米压印模板，在涂有光刻胶的硅片上使用电子束写出所设计的纳米针孔图形，随后用干法刻蚀将图形转移到硅片上,得到压印所需要的硬模板；然后，采用纳米压印技术通过一次硬压印过程将硬模板图形转移到聚合物软模板材料上，在软模板上得到与硬模板图形互补的图案；

3)硅片前表面制绒，对于金刚线切割的p型单晶硅片，采用浓度为15～20wt％的氢氧化钠溶液在80～85℃温度下水浴处理30min，去除表面损伤层；其次，采用体积比为3:3:1的硝酸、氢氟酸、冰醋酸混合溶液在室温下腐蚀2min，对硅片表面进行化学抛光；然后利用等离子体增强化学气相沉积在硅片的背面，生长厚度为200nm的氮化硅薄膜，阻挡后续工艺中的磷扩散；再采用浓度为1～2wt％的氢氧化钠、8～12vol％异丙醇的溶液体系，在80～85℃下水浴条件下处理10～20min，对硅片前表面进行制绒，获得表面金字塔结构；

4)硅片前表面磷扩散，采用固态磷源陶瓷片作为磷扩散源，所述固态磷源为75wt％偏磷酸+25wt％焦磷酸硅；扩散炉的温度设置为1000-1050℃，扩散时间为5～15min，炉内通入氮气作为保护气体；待扩散完成以后，利用氢氟酸去除硅片表面残留的磷硅玻璃，同时也去除了硅片背面的氮化硅保护层；最后，采用等离子体干法刻蚀，去除硅片边缘的硼扩散层，防止边缘形成短路；

5)硅片前表面生长氮化硅作为钝化层和抗反层：利用PECVD方法沉积氮化硅薄膜，以电子级氨气和硅烷分别为氮源和硅源，氨气和硅烷的流量比为1:2～6，生长温度为200～300℃，薄膜厚度为80～100nm；

6)硅片背表面生长氧化铝/氮化硅叠层薄膜：首先利用原子层沉积法生长氧化铝薄膜，采用三甲基铝作为铝源，水作为氧源，通过控制反应周期来调节氧化铝薄膜的厚度，典型的厚度为5～20nm；生长结束以后，在氧气和氮气混合气氛下退火10～15min，退火温度为400～500℃；其次，利用PECVD方法在氧化铝薄膜之上生长厚度为80～100nm的氮化硅薄膜，以电子级氨气和硅烷分别为氮源和硅源，氨气和硅烷的流量比为1:2～6，生长温度为200～300℃；

7)纳米图形转移：将步骤2)所得的软模板覆盖在旋涂有压印胶的叠层薄膜上，之后进行一次紫外软压印过程，脱模并使用等离子去胶机去掉图形底部的残胶，以光刻胶为掩膜，干法刻蚀氧化铝/氮化硅叠层薄膜，得到纳米针孔图形，最后采用等离子去胶机去掉余下的光刻胶；

8)背面铝电极以及前面银电极生长。

2.采用权利要求1所述基于局部纳米针孔接触的硅太阳能电池的制备方法制备而成的基于局部纳米针孔接触的硅太阳能电池。