[发明专利]一种基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池及其制备方法，用以提高光伏电池的光电转换效率。基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池的制作方法包括：n型硅片的清洗；在n型硅片的表面制备硅纳米线阵列；对n型硅片以及硅纳米线各自的表面进行钝化处理；硅纳米线/P3HT复合活性膜的制备；PEDOT:PSS/P型Cu9S5导电化合物/硼掺杂石墨烯复合导电层的制备；聚乙烯亚胺有机钝化层的制备；ITO透明导电层的制备；正面银栅电极的制备；背面电极的制备。

主权项

一种基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）n型硅片的清洗：将n型硅片依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗20‑40分钟，并用氮气吹干，接着将吹干的n型硅片置于浓硫酸/双氧水混合溶液中，110‑120℃下热处理40‑60分钟，接着用去离子水冲洗n型硅片，最后利用氢氟酸去除所述n型硅片的表面的自然氧化硅层；（2）在n型硅片的表面制备硅纳米线阵列：将步骤1得到的硅片置于硝酸银/氢氟酸混合溶液中，其中硝酸银的摩尔浓度为0.02mol/l，氢氟酸的摩尔浓度为4.8mol/l，室温下反应20‑40分钟，然后取出n型硅片，去离子冲洗后，在硝酸溶液中浸泡30‑70分钟，以去除n型硅片表面的银颗粒，然后用去离子水清洗硅片，并用氮气吹干以备用；（3）对n型硅片以及硅纳米线各自的表面进行钝化处理：将步骤2得到n型硅片在氢氟酸溶液中浸泡5‑20分钟，然后浸入硫化氨的水溶液中，n型硅片作为阳极，并在硫化氨的水溶液中放置铂电极作为阴极，进行电镀硫化处理，在n型硅片以及硅纳米线各自的表面形成硫化钝化层；（4）硅纳米线/P3HT复合活性膜的制备：在步骤3得到的n型硅片的正面旋涂含有n型硅纳米线的P3HT溶液，转速为500‑1500转/分钟，旋涂时间为2‑5分钟，然后置于氮气氛围中进行退火处理，退化温度为100℃，退火时间为5‑15分钟，形成致密的硅纳米线/P3HT复合活性膜；（5）PEDOT:PSS/P型Cu9S5导电化合物/硼掺杂石墨烯复合导电层的制备：在硅纳米线/P3HT复合活性膜表面旋涂含有P型Cu9S5导电化合物和硼掺杂石墨烯的PEDOT:PSS溶液；转速为2000‑3000转/分钟，旋涂时间为3‑6分钟，然后置于氮气氛围中进行退火处理，退化温度为110‑120℃，退火时间为10‑20分钟，形成致密的PEDOT:PSS/P型Cu9S5导电化合物/硼掺杂石墨烯复合导电层；（6）聚乙烯亚胺有机钝化层的制备：在所述n型硅片正面旋涂聚乙烯亚胺溶液，然后置于氮气氛围中进行退火处理，退化温度为90‑120℃，退火时间为5‑10分钟，以形成聚乙烯亚胺有机钝化层；（7）ITO透明导电层的制备：在步骤6得到的n型硅片的正面利用磁控溅射工艺形成ITO透明导电层；（8）正面银栅电极的制备：在真空环境下利用热蒸镀法，在n型硅片正面蒸镀正面银栅电极；（9）背面电极的制备：在真空环境下利用热蒸镀法，在n型硅片背面蒸镀钛钯银背面电极。