字塔型絨面10a，如圖4a所示。其中，本實(shí)施例中，硅襯底10為P型摻雜。進(jìn)一步地，所述堿溶液采用濃度為2?6% (比較典型的數(shù)值是3% )的KOH或NaOH溶液，腐蝕時間為20?40min，溫度85?95°C。獲得的金字塔型結(jié)構(gòu)的垂直高度為2?5 μπι。
[0037](b)、在金字塔型絨面1a上進(jìn)行第一次擴(kuò)散，獲得第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20a，如圖4b所示。具體地，利用POCl3作為磷擴(kuò)散源，在N2、02氣氛下，通磷源等傳統(tǒng)太陽能電池工藝進(jìn)行擴(kuò)散，獲得深度為0.2?1.0 μ m的第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20a，形成pn結(jié)。進(jìn)一步地，第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20a的方塊電阻為40?90 Ω。
[0038](c)、在第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20a上進(jìn)行濕法刻蝕，獲得初步納米線陣列，如圖4c所示。其中，濕法刻蝕的深度完全穿透第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20a，并且部分刻蝕至第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20a以下的金字塔型絨面1a(刻蝕深度為100?500nm)，基于此，由第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20a刻蝕形成初步的頂部納米線301a(n型納米線，其長度與第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20a的深度相當(dāng)，為
0.2?1.0 μπι)，由金字塔型絨面1a刻蝕形成初步的底部納米線302a(ρ型納米線，其長度與金字塔型絨面1a的刻蝕深度的相當(dāng)，為100?500nm)。具體地，刻蝕溶液采用濃度為4.0?6.0M的氫氟酸和濃度為0.01?0.03M的銀或镲的鹽溶液的混合溶液，溶液溫度為20°C?50°C，刻蝕時間為30s-3min，并進(jìn)行攪拌以保持濃度一致。
[0039](d)、對具有納米線陣列的硅襯底進(jìn)行表面清洗，去除殘余物。具體地，將樣品依次浸入去離子水，浸入硝酸溶液中，去離子水、氫氟酸溶液、去離子水中，時間依次為2?3min、l小時、2?3min、30s、2?3min。通過上述清洗，制得表面潔凈、無殘余物的納米線陣列。其中硝酸溶液是濃硝酸溶液、氫氟酸溶液為稀釋過的氫氟酸，其典型濃度值為10%。
[0040](e)、在金字塔型絨面1a上進(jìn)行第二次擴(kuò)散，獲得第二擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20，如圖4d所示。其中，第二擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層20與硅襯底10形成PN結(jié)。在此，初步的頂部納米線301a再次進(jìn)行擴(kuò)散，獲得最終的頂部納米線301 (η+型納米線)，初步的底部納米線302a進(jìn)行了一次擴(kuò)散，獲得最終的底部納米線302 (η型納米線)。由此得到了具有分級結(jié)構(gòu)的納米線30a (包括摻雜濃度不同的底部納米線302和頂部納米線301)。該步驟中的擴(kuò)散工藝與步驟(b)中的擴(kuò)散工藝相同。
[0041](f)、在納米線陣列30上制備鈍化層40和正面電極50 ;在與納米線陣列30相對一面的硅襯底10上依次制備Al背場70和背電極60，如圖4e、4f所示。該步驟中，利用傳統(tǒng)生產(chǎn)線工藝，依次通過等離子切邊工藝，PECVD沉積SiN工藝制備得到鈍化層40，通過絲網(wǎng)印刷工藝制備正面電極50、背電極30、鋁背場70并燒結(jié)完成太陽能電池的制備。其中，所制備的SiN薄膜的厚度的典型值為80?lOOnm，制備的正面電極的副柵的典型寬度為110?150 μ m，主柵的典型寬度為1.5?2_。
[0042]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的基于硅基納米線的太陽能電池及其制備方法，至少具有下列優(yōu)點(diǎn):首先，此法利用濕法化學(xué)腐蝕形成硅基納米線陣列，能夠極大降低因干法刻蝕所造成的損傷，而且由于納米線陣列的獨(dú)特減反效果，增加了光能的吸收，有利于提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。其次，此方法通過兩次擴(kuò)散工藝，最終制備得到的納米線具有分級結(jié)構(gòu)(包括摻雜濃度不同的底部納米線和頂部納米線)，一方面提高了納米線與電極的接觸特性，改善了納米線陣列與電極接觸的問題；另一方面，由于納米線生長在金字塔減反結(jié)構(gòu)之上，獲得較低反射率的同時可有效降低納米線長度，有利于鈍化層覆蓋，降低光生載流子表面復(fù)合概率。最后，該方法制備的基于納米線陣列的太陽能電池，其制備工藝能很好的與現(xiàn)有工藝結(jié)合，能在不增加工藝的復(fù)雜度，同時保持較低成本的前提下，制備高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。
[0043]以上所述僅是本申請的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本申請的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于硅基納米線的太陽能電池，包括依次疊層連接的背電極、硅襯底、擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層、納米線陣列、鈍化層以及正面電極；其特征在于，所述硅襯底具有一金字塔型絨面，所述擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層位于所述金字塔型絨面上，所述擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層與所述硅襯底形成PN結(jié)；所述納米線陣列通過在所述金字塔型絨面上刻蝕形成，每一納米線包括摻雜類型相同的底部納米線和頂部納米線，其中，頂部納米線比底部納米線具有更高的摻雜濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅基納米線的太陽能電池，其特征在于，所述頂部納米線的長度為0.2?I μ m，所述底部納米線的長度為100?500nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅基納米線的太陽能電池，其特征在于，所述硅襯底為太陽能級硅襯底，P型或η型摻雜，晶面指數(shù)為(100);當(dāng)所述硅襯底為P型摻雜，則所述擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層為磷擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層；當(dāng)所述硅襯底為η型摻雜，則所述擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層為硼擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的基于硅基納米線的太陽能電池，其特征在于，該太陽能電池還包括Al背場，位于所述背電極與硅襯底之間。
5.權(quán)利要求1-4所述的基于硅基納米線的太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括步驟: 5101、提供一硅襯底，并用堿溶液腐蝕獲得金字塔型絨面； 5102、在金字塔型絨面上進(jìn)行第一次擴(kuò)散，獲得第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層； 5103、在第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層上進(jìn)行濕法刻蝕，獲得納米線陣列；其中，由第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層刻蝕形成頂部納米線，由金字塔型絨面刻蝕形成底部納米線； 5104、在金字塔型絨面上進(jìn)行第二次擴(kuò)散，獲得第二擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層，第二擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層與硅襯底形成PN結(jié)，并使頂部納米線比底部納米線具有更高的摻雜濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于娃基納米線的太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟SlOl中，所述堿溶液采用濃度為2?6%的KOH或NaOH溶液，腐蝕時間為20?40min，溫度85?95 °C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于硅基納米線的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述第一擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層和所述第二擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層的方塊電阻均為40?90 Ω，深度為0.2?I μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于娃基納米線的太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟S103中，刻蝕溶液采用濃度為4.0?6.0M的氫氟酸和濃度為0.01?0.03M的銀或镲的鹽溶液的混合溶液，溶液溫度為20°C?50°C，刻蝕時間為30s?3min。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于硅基納米線的太陽能電池的制備方法，其特征在于，在步驟S103之后，還包括清洗納米線陣列的步驟，依次采用去離子水、硝酸溶液、鹽酸溶液以及去離子水清洗具有納米線陣列的硅襯底。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任一所述的基于硅基納米線的太陽能電池的制備方法，其特征在于，該方法還包括步驟:在納米線陣列上制備鈍化層和正面電極；在與納米線陣列相對一面的硅襯底上依次制備Al背場和背電極。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于硅基納米線的太陽能電池，包括依次疊層連接的背電極、硅襯底、擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層、納米線陣列、鈍化層以及正面電極；其中，所述硅襯底具有一金字塔型絨面，所述擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層位于所述金字塔型絨面上，所述擴(kuò)散結(jié)構(gòu)層與所述硅襯底形成PN結(jié)；所述納米線陣列通過在所述金字塔型絨面上刻蝕形成，每一納米線包括摻雜類型相同的底部納米線和頂部納米線，其中，頂部納米線比底部納米線具有更高的摻雜濃度。本發(fā)明還公開了如上所述太陽能電池的制備方法。該太陽能電池中的納米線陣列具有分級結(jié)構(gòu)，可獲得較低反射率的電池，同時可有效降低納米線長度，有利于鈍化層覆蓋，降低光生載流子表面復(fù)合概率。
【IPC分類】H01L31-0236, H01L31-0352, H01L31-18, H01L31-068
【公開號】CN104716209
【申請?zhí)枴緾N201510124872
【發(fā)明人】張治 , 何鳳琴, 盧剛, 錢俊, 鄭璐, 鄧薇
【申請人】黃河水電光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月20日