專利名稱：一種高效低價(jià)晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體硅，特指一種高效低價(jià)晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，特指在電池前表面制備仿生光子晶體陷光結(jié)構(gòu)并多層減反射膜，在電池背面生長(zhǎng)摻雜氧化硅顆粒層， 用于提高電池效率，減少電池片厚度，降低電池成本。
背景技術(shù)：
在所有的太陽(yáng)電池中，硅太陽(yáng)電池由于其成熟的技術(shù)，成為太陽(yáng)能電池的主流；在硅系列太陽(yáng)能電池中，晶體硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟，應(yīng)用最為廣泛， 在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位；但是相對(duì)于常規(guī)發(fā)電，太陽(yáng)電池仍然缺少?gòu)?qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，原因就在于成本太高，而效率相對(duì)較低；對(duì)于晶體硅太陽(yáng)電池而言，大部分造價(jià)來(lái)源于娃材料和其加工過(guò)程，目前娃片的一般厚度為180 μ m左右，隨著光伏行業(yè)中低耗、 高效、長(zhǎng)壽概念的提出，晶硅太陽(yáng)電池不斷向薄片化方向發(fā)展，減少硅片厚度成為降低電池成本最有效的手段之一。硅片變薄后，如何提高光的吸收效率和保持其鈍化效果就成了最重要的問(wèn)題，在目前商用的晶硅電池中，較大的光反射率和載流子復(fù)合損失是限制電池轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)重要原因。研究發(fā)現(xiàn)，生活在寒帶及高緯度地區(qū)的蝴蝶，其翅膀鱗片具有精細(xì)的微納分級(jí)結(jié)構(gòu)，有利于充分吸收太陽(yáng)能；上海交通大學(xué)張荻教授成功的在燃料敏化電池上制備了具有精細(xì)蝶翅結(jié)構(gòu)的TiO2光陽(yáng)極，綠帶翠鳳蝶鱗片上具有精細(xì)的微納三級(jí)分層結(jié)構(gòu)，最細(xì)的一層納米結(jié)構(gòu)可以看做是二維平面光子晶體，對(duì)特定波長(zhǎng)的光具有很高的透過(guò)率； 在200-320 nm的紫外波段，具備綠帶翠鳳蝶蝶翅結(jié)構(gòu)的氧化鈦光陽(yáng)極對(duì)光的吸收效率提高了 17 %左右，相對(duì)于普通的氧化鈦薄膜，這種特殊織構(gòu)的蝶翅氧化鈦的光吸收率可以提高2倍以上，敏化電池效率達(dá)到10%以上Xinye Liu, Shenmin Zhu, Di Zhang. Replications of butterfly wing in TiO2 with ordered mespores assembled inside for light harvesting. Materials Letters, 64(2010) :2745-2747.但是對(duì)應(yīng)蝶翅結(jié)構(gòu)光子晶體的光學(xué)禁帶的波長(zhǎng)(500 600 nm)，光子晶體的反射率很高Davy P. Gaillotj Olivier Deparis，Victoria Welch. Composite organic-inorganic butterfly scales: Production of photonic structures with atomic layer deposition. PHYSICAL REVIEW E 78， 031922 (2008)。另有研究表明，當(dāng)光伏器件上生長(zhǎng)某些材料(尤其是貴金屬)的納米顆粒時(shí)，能大幅度的增加光能的透過(guò)率，從而大大改善光生電流，尤其是在500-1000 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)P. Matheuj a_ S. H. Limj D. Derkacsj C. McPheetersj and Ε· Τ· Yub. Metal and dielectric nanoparticle scattering for improved optical absorption in photovoltaic devices. APPLIED PHYSICS LETTERS 93，113108 (2008)，但晶硅電池表面或者底部生長(zhǎng)一定尺寸和大小的氧化物顆粒，增加長(zhǎng)波段光線的吸收在晶硅電池中未見報(bào)道。
為爭(zhēng)取最大電池效率，盡可能利用一切可利用的太陽(yáng)光，本專利提出在氧化硅顆粒中添加鉺、釔等稀土金屬，制備稀土金屬共摻雜氧化硅顆粒，利用稀土金屬Er/Yb的上轉(zhuǎn)換性質(zhì)，能較好的吸收980nm和1530nm附近的紅外光，使之轉(zhuǎn)換為太陽(yáng)電池能有效利用的紅光(653nm)和綠光(520nm，540nm)，進(jìn)一步增加光能的利用，提高光電轉(zhuǎn)換的效率。為此本專利在晶硅電池前表面制備仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)，以增加短波段光的吸收；同時(shí)在晶硅電池背面生長(zhǎng)一層稀土金屬摻雜摻雜氧化硅的顆粒，利用其高的反向透過(guò)率，進(jìn)一步減少長(zhǎng)波段光線的損耗，增加長(zhǎng)波段光能的吸收，最終達(dá)到提高電池效率，減小電池片的厚度，從而達(dá)到降低電池制造成本的目的。之所以在本專利中提出，在晶硅電池前表面制備仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)，而不僅僅是仿生光子晶體，是針對(duì)蝶翅結(jié)構(gòu)光子晶體在500 600 nm波長(zhǎng)高反射率的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效低價(jià)的晶體硅太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì)和制備方法；先利用生物模版法，采用原始的綠帶翠鳳蝶翅膀上的鱗片為模版，在硅片前表面，用低溫原子層沉積(ALD)方法沉積氧化鋁膜，精確復(fù)制光子晶體結(jié)構(gòu)，并在其上利用ALD方法沉積氧化鋁 /氮化鋁多層膜，以增加電池對(duì)全光譜的光線吸收；在電池底部(硅片背面)，制備摻雜氧化硅顆粒層，增加電池對(duì)長(zhǎng)波段的光吸收；在電池制備中減少硅片厚度，具體結(jié)構(gòu)示意圖見圖I。有益之處
(I)不同于單一光子晶體陷光結(jié)構(gòu)，該專利在晶硅電池前表面利用原子層沉積技術(shù)復(fù)制蝶翅微納分級(jí)結(jié)構(gòu)，并在其上生長(zhǎng)多層膜，以達(dá)到全光譜的減反作用。(2)利用溶液方法在晶硅電池背面生成摻雜氧化硅顆粒層，以提高電池對(duì)長(zhǎng)波段光的吸收。(3)綜合利用(I)和(2)，在減小硅片的厚度的情況下，提高電池效率，達(dá)到降低電池的成本的目的。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為
I、硅片前表面光子晶體結(jié)構(gòu)的制備
選取綠帶翠鳳蝶翅膀上墨綠色區(qū)域的鱗片，先置于濃度3-10wt%的稀鹽酸中30-90 min用于去除無(wú)機(jī)鹽，后置于5-lOwt %的NaOH溶液中，浸潰60-200 min用于去除有機(jī)蛋白及脫乙醚；然后將處理過(guò)的鱗片模版平鋪在硅片前表面上，放入30-60 °C的烘箱中，40-80 min后，將鋪有鱗片模版的硅片放入原子層沉積(ALD)反應(yīng)室中，在100-300 °C下沉積 10-30 nm厚的氧化鋁薄膜，之后將沉積過(guò)氧化鋁的硅片放入退火爐中，在空氣中，300-600 °C下煅燒2-5小時(shí)，去除鱗片模版。2、氧化鋁和氮化鋁相間的多層膜的制備
在100-300 °C下用ALD方法在硅片前表面的光子晶體表面上繼續(xù)沉積氧化鋁和氮化鋁相間的多層膜，單層氧化鋁和氮化硅的厚度在2-4 nm，多層膜總厚度在30-80 nm。3、硅片背面摻雜氧化硅顆粒的設(shè)計(jì)和制備
3. I利用米氏散射理論，對(duì)摻雜氧化硅顆粒的尺寸大小進(jìn)行設(shè)計(jì)，顆粒直徑分布在150-200 nm 范圍內(nèi)。3. 2摻雜氧化硅顆粒膠體的制備
以水玻璃、硝酸鉺乙醇溶液、硝酸釔乙醇溶液為原料，利用溶膠方法摻雜氧化硅顆粒膠體，顆粒直徑分布在150-200 nm范圍內(nèi)，摻雜氧化硅膠體中，硝酸鉺和氧化硅的摩爾比為
O.01-0. 03 :1，硝酸釔和氧化硅的摩爾比為O. 10-0. 20 lo摻雜氧化硅顆粒膠體的的制備工藝包括硅酸制備、母液制備和粒徑增長(zhǎng)3個(gè)階段。硅酸制備將工業(yè)級(jí)水玻璃用去離子水進(jìn)行稀釋，稀釋后的SiO2質(zhì)量含量在3 % 10 %，在攪拌作用下，滴加硝酸鉺乙醇溶液和硝酸釔乙醇溶液，硝酸鉺和氧化硅的摩爾比為O. 01-0. 03 :1，硝酸釔和氧化硅的摩爾比為O. 10-0. 20 1 ;緩慢滴加質(zhì)量含量為10 % 的稀硫酸進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)P H值為3 7，將體系調(diào)制成二氧化硅水凝膠，然后在硅凝膠中添加質(zhì)量含量為10 % 20 %的NaOH溶液，調(diào)節(jié)PH值為8-10，并在高速攪拌下進(jìn)行加熱分散3 5 h，將水凝膠進(jìn)行解凍，解凍后的活性硅酸粒子的粒徑在2 6 nm之間，備用。母液制備另取水玻璃用去離子水稀釋至SiO2質(zhì)量含量為5 % 10 %，，滴加硝酸鉺乙醇溶液和硝酸釔乙醇溶液，其中硝酸鉺和氧化硅的摩爾比為O. 01-0. 03 :1，硝酸釔和氧化硅的摩爾比為O. 10-0. 20 :1，在攪拌下加熱至沸騰溫度回流，O. 5 h后，開始滴加經(jīng)解凍后的活性硅酸粒子溶膠，滴加完后保溫O. 5 h，冷卻，獲得粒徑在50 70 nm范圍內(nèi)的摻雜二氧化硅母核。粒徑增長(zhǎng)將上述作為母核的摻雜二氧化硅用去離子水稀釋，并用4 % (wt) NaOH 溶液調(diào)節(jié)PH值在擴(kuò)10，得到SiO2濃度為5 % (wt)的生長(zhǎng)用底料，加熱底料至70 - 90°C, 滴加6、倍于底料體積的硅酸，同時(shí)滴加NaOH溶液，保持反應(yīng)體系pH值穩(wěn)定，待加料結(jié)束后，陳化3 ho3. 3硅片背面摻雜氧化硅顆粒層的制備
先將硅片用濃度為5-15 wt %的賴氨酸水溶液浸泡1-10 min，增加顆粒的粘附性，之后用去離子水沖洗干凈并烘干在濕度為75 - 85%的環(huán)境下，將硅片正面朝上，利用夾具使硅片背面與膠體顆粒溶液接觸，正面不與溶液接觸，浸泡時(shí)間為15-120 min，使得硅片后表面顆粒濃度為 4xl08-2xl09cnT2。


圖I是實(shí)例三的電池結(jié)構(gòu)示意圖2是實(shí)例一和實(shí)例三中所用蝶翅仿生結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡圖，從右上角可看出蝶翅脊上的小方格周期結(jié)構(gòu)；
圖3是實(shí)例一中仿生光子晶體結(jié)構(gòu)(即完成3. 2步驟后的樣品)的反射率測(cè)試結(jié)果，反射峰在550 nm左右，對(duì)應(yīng)光子晶體結(jié)構(gòu)的光學(xué)禁帶；
圖4是實(shí)例一中完成3. 3步驟后樣品的反射率測(cè)試結(jié)果，說(shuō)明多層膜成功消去了 550nm 波長(zhǎng)附近的反射；
圖5是實(shí)例二中所獲得的氧化硅顆粒的SEM圖6是實(shí)例二中所獲得的氧化硅顆粒的TEM圖，圖中顆粒大小在150-200 nm范圍內(nèi)。
具體實(shí)施例方式對(duì)比例一
常規(guī)晶硅太陽(yáng)電池的制備 I、硅片
采用P型單晶硅片，電阻率為1.5 Qcrn，厚度180 Mm。2、絨面制作
將硅片放入異丙醇溶液中進(jìn)行超聲清洗，去除油潰和污垢，然后在85 °C下，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 15 %的NaOH水溶液中進(jìn)行腐蝕，去除機(jī)械損傷層；將硅片放入溶質(zhì)配比為NaOH 5 wt%, NaSiO3 1.5 丨％的去離子水溶液中腐蝕，腐蝕時(shí)間為25 min，反應(yīng)溫度為80 °C，獲得尺寸均勻的金字塔絨面結(jié)構(gòu)，表面反射率為18 %。3、擴(kuò)散摻雜
采用三氯氧磷為液態(tài)擴(kuò)散源，以氮?dú)鉃閿y帶氣體，將清洗好的硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行氣相擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度在830 °C，時(shí)間15 min，使磷原子擴(kuò)散到P型硅片中，構(gòu)成PN結(jié)，這個(gè)過(guò)程中，將會(huì)在娃片表面產(chǎn)生雜質(zhì)磷娃玻璃；用摩爾濃度為5 %氫氟酸腐蝕掉娃片表面的磷硅玻璃，去掉硅片邊緣以及背面的N型擴(kuò)散層，以防止短路。4、減反膜的制備
用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法，在硅片表面制作88 nm，折射率2. 05的氮化硅減反膜。5、鋁背場(chǎng)
利用濺射方法在硅片背面沉積一層鋁膜，然后在850 °C下進(jìn)行40 min的熱處理，一方面使鋁硅合金化，形成良好的歐姆接觸，另一方面，促使鋁向硅片內(nèi)擴(kuò)散，形成一層高鋁濃度摻雜的P+層，構(gòu)成鋁背場(chǎng)。6、背面電極的制作
使用絲網(wǎng)印刷工藝，將銀鋁漿(busbar焊接用)印在硅片的背面在250 1下烘干，以制作背電極。7、正面柵狀電極的制作
使用絲網(wǎng)印刷工藝，54柵線，60 Mffl，將銀漿印在硅片的正面(受光面)并烘干，以制作柵狀電極。8、燒結(jié)
將硅片放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，溫度為250-850 °C，使銀漿和鋁漿分解為金屬電極并烙印在電池片上。測(cè)試結(jié)果電池片平均反射率18 %。在AM I. 5，100 mff/cm2標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)的照射下，單晶太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率為18.9 %。實(shí)例一
具有仿生結(jié)構(gòu)晶硅太陽(yáng)電池的制備 I、硅片
采用P型單晶硅片，電阻率為1.5 Qcrn，厚度180 Mm。2、擴(kuò)散摻雜
同對(duì)比例一步驟3。
3、仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)的制備
3.I仿生模版的制備
選取綠帶翠鳳蝶翅膀上墨綠色區(qū)域的鱗片，剪取15 mmX15 mm大小部分作為生物模版，用鑷子夾取，先置于濃度為5 wt%的鹽酸中浸潰I小時(shí)，以去除無(wú)機(jī)鹽，多次水洗至中性后，在8 wt% WNaOH溶液中浸潰2小時(shí)，進(jìn)行去蛋白和脫乙醚化處理，只留下由甲殼素構(gòu)成的周期空腔型骨架，將空腔型骨架平鋪在P型單晶硅片前表面，放入烘箱中，在50 °C下烘干I小時(shí)，模板將會(huì)粘貼在P型單晶硅片前表面，不需要另外固定。3. 2仿生模版的精確復(fù)制
將鋪有空腔型骨架的P型單晶硅片放入ALD反應(yīng)室中，以三甲基鋁Al (CH3)3(TMA)和去離子水作反應(yīng)源，在200 1下進(jìn)行氧化鋁層的沉積，具體參數(shù)為在反應(yīng)腔室內(nèi)先通入TMA 2 s,氮?dú)馇逑?s,再通水700 ms,氮?dú)馇逑碔 s ;重復(fù)該循環(huán)多次,直到沉積厚度為20 nm ； 之后將沉積有氧化鋁的P型單晶硅片放于退火爐中，在500°C，空氣氣氛下煅燒3小時(shí)，徹底去除生物模版，只留下硅基表面的氧化鋁光子晶體結(jié)構(gòu)。3.3多層膜的制備
氧化鋁層沉積結(jié)束之后，在200 °C下用ALD方法在該氧化鋁光子晶體表面繼續(xù)沉積 Al2O3和AlN相間的多層膜，每層厚度為3nm，多層膜總厚度60 nm,以三甲基鋁Al (CH3) 3 (TMA)和去離子水作為反應(yīng)源沉積氧化鋁，具體參數(shù)為在反應(yīng)腔室內(nèi)先通入TMA 2 S，氮?dú)馇逑?s，再通水700 ms，氮?dú)馇逑碔 s ;重復(fù)該過(guò)程直到氧化鋁厚度為3 nm;以三甲基鋁為鋁源，高純氨(99. 99%)作為氮源制備AlN薄膜，具體參數(shù)為在反應(yīng)腔室內(nèi)先通入TMA 2 S， 氮?dú)馇逑?s，再通氨氣1000 ms，氮?dú)馇逑碔 s ;重復(fù)該過(guò)程直到氮化鋁厚度為3 nm ;重復(fù)上述循環(huán)10次，多層膜總厚度達(dá)到60 nm。4、鋁背場(chǎng)
同對(duì)比例一步驟5。5、背面電極的制作同對(duì)比例一步驟6。6、正面柵狀電極的制作同對(duì)比例一步驟7。7、燒結(jié)
同對(duì)比例一步驟8。測(cè)試結(jié)果這種具有仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)的晶硅太陽(yáng)電池 100^900 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的表面反射率約為2. 5%，在AMl. 5，100mff/cm2標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)的照射下， Icm X I cm晶硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率為21. 2 %。實(shí)例二
背面生長(zhǎng)有顆粒結(jié)構(gòu)的晶硅太陽(yáng)電池的制備 I、硅片
采用P型單晶硅片，電阻率為1.5 Qcm，厚度為150 Mm。2、絨面制作同對(duì)比例一中步驟2。3、擴(kuò)散摻雜同對(duì)比例一中步驟3。4、減反膜的制備
同對(duì)比例一中步驟4。5、硅片背面顆粒層的制作 5. I摻雜氧化硅顆粒膠體的制備
硅酸制備將工業(yè)級(jí)水玻璃用去離子水進(jìn)行稀釋，稀釋后的SiO2質(zhì)量含量在5 %，在溫和攪拌作用下，滴加硝酸鉺乙醇溶液和硝酸釔乙醇溶液，硝酸鉺和氧化硅的摩爾比為O. 02， 硝酸釔和氧化硅的摩爾比為O. 15，緩慢滴加質(zhì)量含量為10 %的稀硫酸進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)P H 值為5，將體系調(diào)制成二氧化硅水凝膠，然后在硅凝膠中添加質(zhì)量含量為15 %的他0!1溶液，調(diào)節(jié)PH值為9，并在高速攪拌下進(jìn)行加熱分散4 h，將水凝膠進(jìn)行解凍，解凍后的活性硅酸粒子的粒徑在2 6 nm之間，備用。母液制備另取部分水玻璃用去離子水稀釋至SiO2質(zhì)量含量為7 %，，滴加硝酸鉺乙醇溶液和硝酸釔乙醇溶液，其中硝酸鉺和氧化硅的摩爾比為O. 02，硝酸釔和氧化硅的摩爾比為O. 15，在攪拌下加熱至沸騰溫度回流，O. 5 h后，開始滴加經(jīng)解凍后的活性硅酸粒子溶膠，滴加完后保溫O. 5 h，冷卻，獲得粒徑在50 70 nm范圍內(nèi)的摻雜二氧化硅母核。粒徑增長(zhǎng)將上述作為母核的摻雜二氧化硅用去離子水稀釋，并用4 Wt %的NaOH 溶液調(diào)節(jié)PH值為9，得到SiO2濃度為5 wt %的生長(zhǎng)用底料，加熱底料至90°C，滴加7倍于底料體積的硅酸，同時(shí)滴加NaOH溶液，保持反應(yīng)體系pH值穩(wěn)定，待加料結(jié)束后，陳化3 h， 獲得摻雜顆粒大小在150-200 nm范圍內(nèi)。5. 2硅片背面摻雜氧化硅顆粒層的制備
先將硅片用濃度為10 Wt%的賴氨酸水溶液浸泡3 min，之后用去離子水沖洗干凈，在烘箱中于50°C下烘干I小時(shí)在濕度為80%的環(huán)境下，將硅片正面朝上，利用夾具使硅片背面與摻雜膠體顆粒溶液接觸，正面不與溶液接觸，浸泡時(shí)間為60 min，使得硅片后表面顆粒濃度為 4xl08-2xl09cm_2。6、鋁背場(chǎng)的制作同對(duì)比例一中步驟5。7、背面電極的制作同對(duì)比例一中步驟6。8、正面柵狀電極的制作同對(duì)比例一中步驟7。9、燒結(jié)
同對(duì)比例一中步驟8。測(cè)試結(jié)果電池轉(zhuǎn)換效率為21. 0%。實(shí)例三
高效低價(jià)晶硅太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì)和制備
I、硅片
采用P型單晶硅片，電阻率為1.5 Qcm，厚度為150 Mm。2、擴(kuò)散摻雜
同對(duì)比例一中步驟3。
3、仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)的制備同實(shí)例一中步驟3。4、硅片背面顆粒的制作同實(shí)例二中步驟5。5、鋁背場(chǎng)的制作同對(duì)比例一中步驟5。6、背面電極的制作同對(duì)比例一中步驟6。7、正面柵狀電極的制作同對(duì)比例一中步驟7。8、燒結(jié)
同對(duì)比例一中步驟8。實(shí)施效果這種厚度為150 Mffl，前表面具有仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)、背面生長(zhǎng)有摻雜氧化硅顆粒的Icm X I cm晶硅太陽(yáng)電池，在AMl. 5，100 mW/cm2標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)的照射下，轉(zhuǎn)化效率為25. I %。實(shí)例一中的180Mm，前表面具有仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)的晶硅電池相對(duì)于對(duì)比例一中的180 Mm晶硅電池效率提高了 2. 3% ;實(shí)例二中的150 Mm背面生長(zhǎng)有摻雜氧化硅顆粒的晶硅電池相對(duì)于對(duì)比例一中的180 Mm晶硅電池效率提高了 2. 1% ;實(shí)例三中150 Mm的電池相對(duì)于對(duì)比例一中的180 Mm晶硅電池效率提高了 6.2%。
權(quán)利要求
1.一種高效低價(jià)晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，包括擴(kuò)散摻雜的步驟、仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)的制備步驟、硅片背面顆粒的制備步驟、鋁背場(chǎng)的制作步驟、背面電極的制作步驟、正面柵狀電極的制作步驟和燒結(jié)步驟，其特征在于所述的仿生光子晶體與多層膜結(jié)合的減反結(jié)構(gòu)的制備步驟為選取綠帶翠鳳蝶翅膀上墨綠色區(qū)域的鱗片，先置于濃度3-10wt%的稀鹽酸中30-90 min用于去除無(wú)機(jī)鹽，后置于5-lOwt %的NaOH溶液中，浸潰60-200 min用于去除有機(jī)蛋白及脫乙醚；然后將處理過(guò)的鱗片模版平鋪在硅片前表面上，放入30-60 °C的烘箱中，40-80 min后，將鋪有鱗片模版的硅片放入原子層沉積(ALD) 反應(yīng)室中，在100-300 °C下沉積10-30 nm厚的氧化鋁薄膜，之后將沉積過(guò)氧化鋁的硅片放入退火爐中，在空氣中，300-600 °C下煅燒2-5小時(shí)，去除鱗片模版；在100-300 °C下用ALD 方法在硅片前表面的光子晶體表面上繼續(xù)沉積氧化鋁和氮化鋁相間的多層膜，單層氧化鋁和氮化硅的厚度在2-4 nm，多層膜總厚度在30-80 nm ;所述的硅片背面顆粒的制備步驟為 先將硅片用濃度為5-15 wt %的賴氨酸水溶液浸泡1-10 min，增加顆粒的粘附性，之后用去離子水沖洗干凈并烘干在濕度為75 - 85%的環(huán)境下，將硅片正面朝上，利用夾具使硅片背面與摻雜氧化硅顆粒的膠體溶液接觸，正面不與溶液接觸，浸泡時(shí)間為15-120 min，使得硅片后表面顆粒濃度為4x108-2xlO9CnT2。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高效低價(jià)晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于所述摻雜氧化硅顆粒膠體的制備包括硅酸制備、母液制備和粒徑增長(zhǎng)3個(gè)階段，具體如下硅酸制備將工業(yè)級(jí)水玻璃用去離子水進(jìn)行稀釋，稀釋后的SiO2質(zhì)量含量在3 % 10 %，在攪拌作用下，滴加硝酸鉺乙醇溶液和硝酸釔乙醇溶液，硝酸鉺和氧化硅的摩爾比為.0.01-0. 03 :1，硝酸釔和氧化硅的摩爾比為0. 10-0. 20 1 ;緩慢滴加質(zhì)量含量為10 %的稀硫酸進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)P H值為3 7，將體系調(diào)制成二氧化硅水凝膠，然后在硅凝膠中添加質(zhì)量含量為10 % 20 %的NaOH溶液，調(diào)節(jié)PH值為8-10，并在高速攪拌下進(jìn)行加熱分散3 5 h，將水凝膠進(jìn)行解凍，解凍后的活性硅酸粒子的粒徑在2 6 nm之間，備用；母液制備另取水玻璃用去離子水稀釋至SiO2質(zhì)量含量為5 % 10 %，，滴加硝酸鉺乙醇溶液和硝酸釔乙醇溶液，其中硝酸鉺和氧化硅的摩爾比為0. 01-0. 03 :1，硝酸釔和氧化硅的摩爾比為0. 10-0. 20 :1，在攪拌下加熱至沸騰溫度回流，0. 5 h后，開始滴加經(jīng)解凍后的活性硅酸粒子溶膠，滴加完后保溫0. 5 h，冷卻，獲得粒徑在50 70 nm范圍內(nèi)的摻雜二氧化硅母核；粒徑增長(zhǎng)將上述作為母核的摻雜二氧化硅用去離子水稀釋，并用4 % (wt) NaOH溶液調(diào)節(jié)PH值在擴(kuò)10，得到SiO2濃度為5 % (wt)的生長(zhǎng)用底料，加熱底料至70 — 90°C， 滴加6、倍于底料體積的硅酸，同時(shí)滴加NaOH溶液，保持反應(yīng)體系pH值穩(wěn)定，待加料結(jié)束后，陳化3 ho
全文摘要
本發(fā)明涉及晶體硅，特指一種高效低價(jià)晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法，特指在電池前表面制備仿生光子晶體陷光結(jié)構(gòu)并多層減反射膜，在電池背面生長(zhǎng)摻雜氧化硅顆粒層，用于提高電池效率，減少電池片厚度，降低電池成本。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK102593245SQ20121003030
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者丁建寧, 袁寧一, 陳雙林 申請(qǐng)人:常州大學(xué)