[发明专利]硅纳米洞阵列光伏材料及光伏电池制备技术

摘要

本发明公开了一种属于新材料与太阳能技术领域的硅纳米洞阵列光伏材料及光伏电池制备技术。本发明将金属催化硅腐蚀技术与光刻技术或纳米自组装技术相结合，研制出了一种大面积高度有序硅纳米洞阵列的制备方法。这种大面积有序硅纳米洞阵列结构具有优异的减反射与宽光谱吸收性能，是一种优异的光伏材料。本发明提供的硅纳米洞阵列光伏电池具有光吸收能力强，载流子收集效率高，光电转换效率高等优点。

主权项

硅纳米洞阵列光伏材料及光伏电池制备技术，其特征在于：所述方法依次按如下步骤进行：(1)利用光刻技术和高真空金属沉积技术在清洁硅片表面获得大面积尺寸相同、周期性分布的金属银(或金、铂)颗粒阵列；(2)利用高真空金属沉积技术在清洁硅片表面沉积均匀分布的金属银(或金、铂)膜，然后真空或者氮气保护气氛下退火，在硅表面形成大面积尺寸相同、周期性分布的金属银(或金、铂)纳米颗粒阵列；(3)通过旋涂技术，将相同尺寸的金属银(或金、铂)纳米颗粒均匀分布在清洁硅片表面，形成大面积周期性分布的金属银(或金、铂)纳米颗粒阵列；(4)将步骤(1)得到的硅片浸入氢氟酸和双氧水(或用Fe(NO3)3等氧化性物质替换双氧水)腐蚀溶液中，25‑50摄氏度密闭处理4‑150分钟，即可得到大面积硅纳米洞阵列结构；然后将样品在王水溶液里面浸泡去掉硅纳米洞阵列结构样品表面的金属；(5)将步骤(2)得到的硅片浸入氢氟酸和双氧水(或用Fe(NO3)3等氧化性物质替换双氧水)腐蚀溶液中，25‑50摄氏度密闭处理4‑150分钟，即可得到大面积硅纳米洞阵列结构；然后将样品在王水溶液里面浸泡去掉硅纳米洞阵列结构样品表面的金属；(6)将步骤(3)得到的硅片浸入氢氟酸和双氧水(或用Fe(NO3)3等氧化性物质替换双氧水)腐蚀溶液中，25‑50摄氏度密闭处理4‑150分钟，即可得到大面积硅纳米洞阵列结构；然后将样品在王水溶液里面浸泡去掉硅纳米洞阵列结构样品表面的金属；(7)通过在步骤(4)、(5)和(6)得到的p型(或n型)有序硅纳米洞阵列结构材料表面进行磷(或硼)扩散形成三维pn结；(8)通过在步骤(4)、(5)和(6)得到的p型(或n型)有序硅纳米洞阵列结构材料表面沉积n型(或p型)硅层形成三维pn结；(9)通过在步骤(4)、(5)和(6)得到的p型有序硅纳米洞阵列结构材料表面沉积n型导电碳膜形成三维pn结；(10)在步骤(7)得到的硅纳米洞三维p‑n结表面沉积一层ZnO:Al透明导电薄膜；随后在p型硅基底面沉积金属铝，烧结后作为背面欧姆接触电极。去除周边结后，在两面的接触电极上引出外引线，便得到了一个单片的硅纳米洞光伏电池；(11)在步骤(8)得到的硅纳米洞三维p‑n结表面沉积一层ZnO:Al透明导电薄膜；随后在p型硅基底面沉积金属铝，烧结后作为背面欧姆接触电极。去除周边结后，在两面的接触电极上引出外引线，便得到了一个单片的硅纳米洞光伏电池；(12)在步骤(9)得到的硅纳米洞三维p‑n结表面沉积一层ZnO:Al透明导电薄膜；随后在p型硅基底面沉积金属铝，烧结后作为背面欧姆接触电极。去除周边结后，在 两面的接触电极上引出外引线，便得到了一个单片的硅纳米洞光伏电池。