CN101814541A - 表面分布有金属纳米线的硅太阳电池 - Google Patents

表面分布有金属纳米线的硅太阳电池 Download PDF

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Abstract

一种太阳能电池技术领域的表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，包括由下而上依次逐层连接的背电极、P型硅衬底、N型层、金属纳米线、减反射层和前电极，本发明将金属纳米线组装到硅太阳电池基片表面，利用纳米线结构的表面效应减小太阳电池的串联电阻，进一步提高太阳电池的光电转换效率，比传统的太阳电池的光电转换效率提高1-5％。

Description

表面分布有金属纳米线的硅太阳电池
技术领域
本发明涉及的是一种太阳能电池技术领域的产品，具体是一种表面分布有金属纳米线的硅太阳电池。
背景技术
太阳电池的发展方向是降低成本、提高效率，而减小电池的串联电阻是PN结硅太阳电池生产工艺中有望实现高效率的方法之一。现有的电池结构和表面处理技术还有很大发展空间，设计新型太阳电池结构为进一步提高太阳电池的光电转换效率提供了重要途径。
经过对现有技术的文献检索发现，Baek Stanley S在《IEEE Trans.Compon.Packag.Technol》(IEEE元件及封装技术会刊)，vol.31，pp.859-868，Dec.2008)上发表的“ReducingContact Resistance Using Compliant Nickel Nanowire Arrays(规则镍纳米线阵列用以降低接触串联电阻)”，提出了镍纳米线由于具有大的比表面积，可以有效地降低表面的串联电阻。然而，金属纳米线用于太阳电池方面的研究还没有报道。为此设计新型太阳电池结构对改善太阳电池性能具有重要现实意义。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，突破了目前硅太阳电池结构设计概念，将金属纳米线组装在制作好PN结的硅太阳电池基片的受光面的表面，在结构上利用纳米线结构的表面效应，减小太阳电池的串联电阻，提高太阳电池的光电转换效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括由下而上依次逐层连接的背电极、P型硅衬底、N型层、减反射层和前电极，其中：N型层上设有金属纳米线，该金属纳米线的直径在1-500纳米之间，金属纳米线的长度大于100纳米，具体为：Ni、Co、Ag、Cr、Fe、Cu、Al、Sn、Zn、Ti和Pb中的一种或其组合制成；
所述的金属纳米线在N型层和减反射层之间，其分布密度为(10-10万根)/平方毫米；
所述的背电极为铝制电极；
所述的前电极为银栅(silver grid)电极；
所述的减反射层为氮化硅(SiN)或者氧化硅(SiO2)制成；
本发明通过以下方式制备获得：在制作好硅太阳电池的硅衬底和N型层后，将金属纳米线组装到硅太阳电池基片的受光面的表面，制备得到单晶硅太阳电池或多晶硅太阳电池。
本发明的有益效果是：本发明将金属纳米线组装到硅太阳电池基片表面，利用纳米线结构的表面效应减小太阳电池的串联电阻，提高太阳电池的光电转换效率，此方法适用各种硅太阳电池。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中：1背电极、2P型硅衬底、3N型层、4减反射层、5前电极、6金属纳米线涂层。
图2为实施例1得到的分布有镍纳米线的表面。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：由下而上依次逐层连接的背电极1、P型硅衬底2、N型层3、金属纳米线6、减反射层4和前电极5，其中：金属纳米线6的直径在1-500纳米之间，金属纳米线的长度大于100纳米，具体为：Ni、Co、Ag、Cr、Fe、Cu、Al、Sn、Zn、Ti和Pb中的一种或其组合制成，经多项反复实施，性能和效果符合本项发明的要求；
所述的金属纳米线6在N型层3和减反射层4之间，其分布密度在(10-10万根)/平方毫米的范围内经多项(10根/平方毫米、5万根/平方毫米、10万根/平方毫米等等实例)实施性能和效果符合本项发明的要求；
所述的背电极1为铝制电极，采用丝网印刷方法形成；
所述的N型层3通过高温离子(如磷)扩散工艺而形成；
所述的减反射层4为氮化硅(SiN)或者氧化硅(SiO2)，采用PECVD方法沉积形成，其厚度为70纳米；
所述的前电极5为银栅(silver grid)电极，采用丝网印刷方法形成。
金属镍纳米线的制备方法之一是磁场无模板法，利用外加磁场液相氧化还原法，使用水合肼还原二价镍离子，得到镍纳米线。本实施例采用旋转涂覆的方法在制作好PN结的硅太阳电池基片的受光表面涂覆分布密度为10根/平方毫米至10万根/平方毫米镍纳米线的，镍纳米线的长度大于100纳米；
经过上述步骤，得到的在硅太阳电池基片受光表面分布有镍纳米线的表面如图2所示。
本实施例的表面分布有金属纳米线的太阳电池结构，将金属纳米线组装到硅太阳电池基片表面，利用纳米线结构的表面效应减小太阳电池的串联电阻，进一步提高太阳电池的光电转换效率，比传统的太阳电池的光电转换效率提高1-5％。

Claims (7)

1.一种表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，包括由下而上依次逐层连接的背电极、P型硅衬底、N型层、减反射层和前电极，其特征在于：N型层上设有金属纳米线；
所述的金属纳米线的直径在1-500纳米之间，金属纳米线的长度大于100纳米。
2.根据权利要求1所述的表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，其特征是，所述的金属纳米线为：Ni、Co、Ag、Cr、Fe、Cu、Al、Sn、Zn、Ti和Pb中的一种或其组合制成。
3.根据权利要求1或2所述的表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，其特征是，所述的金属纳米线在N型层和减反射层之间的分布密度为(10-10万根)/平方毫米。
4.根据权利要求1所述的表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，其特征是，所述的背电极为铝制电极.
5.根据权利要求1所述的表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，其特征是，所述的减反射层为氮化硅或者氧化硅。
6.根据权利要求1所述的表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，其特征是，所述的前电极为银栅电极。
7.根据权利要求1所述的表面分布有金属纳米线的硅太阳电池，其特征是，所述的硅太阳电池是单晶硅太阳电池或多晶硅太阳电池。
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