CN104103700B - 一种硅系太阳能电池及其制备方法与制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种硅系太阳能电池的制备方法，步骤如下：1)制备反应溶液：将金属盐的水溶液和一种能够与所述金属盐水溶液反应生成金属颗粒的还原试剂溶液混合后制备得到反应溶液；2)制备金属颗粒：在硅系太阳能电池表面覆盖孔洞有序的模板；将覆有模板的硅系太阳能电池片加热到30‑500℃，然后将反应溶液喷涂到所述的模板上；移除模板后在模板孔洞处的金属颗粒留在电池表面；3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成金属颗粒的硅系太阳能电池片浸入刻蚀液中，将完成刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入能够溶解金属颗粒的溶液中，去除金属颗粒；得到本发明硅系太阳能电池。本发明硅系太阳能电池的制备装置，包括加热装置，喷涂装置和容纳装置。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅系太阳能电池及其制备方法与制备装置。
背景技术
近来，随着研究和生产技术的发展，太阳能电池将在传统能源领域发挥重大作用。现在的市场主要有硅系太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池以及有机染料敏化太阳能电池等。其中硅系太阳能电池因其在原材料储备方面的优势而成为太阳能电池的主导产品，保持了80％以上的市场占有率。与其他类型的太阳能电池相比，其科研和生产已经相对成熟和稳定，光电转换效率较高，在未来几年间，全球各国光伏发电的巨大需求将促使硅系太阳能电池的发展势头将会保持强劲而不会发生逆转。尽管硅系太阳能电池有诸多优势，但硅材料价格相对较高，这使其在价格方面处于较为弱势的地位。因此，在硅系太阳能电池表面制作陷光结构，降低表面的反射率，从而大大地减少太阳光在硅片表面的反射损失，有助于提高电池的光电转换效率，从而可以利用较薄的硅材料获得较高的效率，可以有效降低成本。因此，利用陷光效应来提高硅系太阳能电池的转换效率成为当今研究太阳能电池的一个热门话题。
现今，达到陷光效应的一种有效方式就是在硅系太阳能电池表面形成纳米结构，例如纳米线、凹坑等，通常采用的方法是金属辅助刻蚀，即利用化学沉积或热蒸发的方法在硅系太阳能电池表面形成金属颗粒，这些金属颗粒就作为催化剂在化学反应作用下将硅系太阳能电池表面刻蚀成不同的纳米结构。但是这些方法操作比较繁琐，成本较高，这都有可能会影响硅系太阳能电池的未来发展。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种转换效率高，量子效率高的硅系太阳能电池，以及一种操作简单，成本低廉能够制备该硅系太阳能电池的方法与装置。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将金属盐的水溶液和一种能够与所述金属盐水溶液反应生成金属颗粒的还原试剂溶液混合后制备得到反应溶液；
2)制备金属颗粒：在硅系太阳能电池表面覆盖孔洞有序的模板；将覆有模板的硅系太阳能电池片加热到30-500℃，然后将反应溶液喷涂到所述的模板上；移除模板后在模板孔洞处的金属颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成金属颗粒的硅系太阳能电池片浸入刻蚀液中，将完成刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入能够溶解金属颗粒的溶液中，去除金属颗粒；得到硅系太阳能电池。
优选的，所述的模板为阳极氧化铝模板、聚碳酸酯模板、混合纤维微孔模板、聚丙烯模板、聚醚砜模板、聚偏氟乙烯模板、聚四氟乙烯模板或尼龙模板中的一种。
优选的，金属颗粒为金、银、铜、铝、铂或钯；金属盐溶液的摩尔浓度为:0.001mol/L-1mol/L，还原剂溶液摩尔浓度为0.0001mol/L-0.1mol/L；金属盐溶液与对应的还原剂溶液的体积比为1:(1～1000)。
优选的，所述的刻蚀液采用氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液。
进一步，氧化剂水溶液为双氧水，Na2S2O8水溶液，KMnO4水溶液，K2Cr2O7水溶液，Fe(NO3)3水溶液，Ni(NO3)2水溶液，Mg(NO3)2水溶液或硝酸。
再进一步，氧化剂水溶液与氢氟酸的体积比为1:(1～100)，氢氟酸的摩尔浓度为0.01～20mol/L，氧化剂的摩尔浓度为0.001～5mol/L。
本发明一种硅系太阳能电池的制备装置，包括用于加热硅系太阳能电池片的加热装置，和用于将以上所述反应溶液喷涂到覆盖于硅系太阳能电池片模板上的喷涂装置，以及用于容纳以上所述刻蚀液的容纳装置。
本发明一种硅系太阳能电池，由以上任意一种所述的制备方法制得，包括所述硅系太阳能电池的表面设置有凹坑。
优选的，凹坑的直径为5-500纳米，深度为5-2000纳米。
进一步，凹坑的底部至少深入到硅系太阳能电池的掺杂n层、掺杂p层或p-n结区。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述制备方法，通过在硅系太阳能电池表面附加孔洞有序的模板，能够使金属颗粒也在电池表面形成与有序孔洞类似的有序阵列，经过刻蚀，表面形成有序的纳米凹坑结构，得到类光子晶体的结构，利用类光子晶体的衍射特性，能够更大程度地增加吸收光的光程，更好的提高陷光效果；表面结构通过有序的纳米凹坑增强了陷光作用使得硅电池的平均反射率低于5％，量子效率和短路电流密度有明显改善；利用在表面形成的有序的金属颗粒作为刻蚀催化剂，使得在表面有金属颗粒的地方加速刻蚀，从而形成有序的凹坑结构，使硅系太阳能电池表面的织态结构发生变化形成类光子晶体结构，从而降低硅系太阳能电池的反射率，提高太阳能电池的量子效率；不仅操作方法简单，成本低廉，而且有利于工业化生产。
进一步的，所选模板易获得，耐高温且不易变形，可以与太阳能电池有良好的接触。
进一步的，通过对金属颗粒，以及刻蚀液和反应溶液的优选，能够更好的到达发明目的，提高硅电池的光伏特性；不仅制备金属颗粒成本低，而且能够通过对不同金属的选择实现在不同光波波段上对量子效率的针对性增强，操作简单，原料成本便宜，容易获得，成本低廉，适用于工业化生产，能够简化制备装置，提高生产效率。
本发明所述硅系太阳能电池，通过在硅系太阳能电池表面形成有序的纳米凹坑，使其表面的织态结构发生改变，即形成类光子晶体的结构，利用类光子晶体的衍射特性，更大程度地增加吸收光的光程，提高陷光效果。
进一步的，通过凹坑的深度限定，将凹坑的直径控制在纳米尺度，利用其纳米效应来提高陷光效果；其中凹坑的深度越深，硅电池的反射率会越低，从而能够更好的满足不同条件下的硅系太阳能电池的要求。
附图说明
图1为本发明实例1中硅系太阳能电池表面凹坑的截面示意图；其中：1为硅系太阳能电池表面，2为凹坑。
图2为具有表面结构的硅系太阳能电池的扫描电子显微镜照片。
图3为具有表面结构的硅系太阳能电池在紫外光到可见光到近红外光的透过反射光谱图。
图4为具有表面结构的硅系太阳能电池的量子效率图。
图5为具有表面结构的硅系太阳能电池的制备装置示意图，其中：3加热装置，4为喷涂装置，5为硅系太阳能电池片。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将0.01mol/L的硝酸银水溶液和一种能够与硝酸银水溶液反应生成银单质颗粒的0.007mol/L的还原试剂溶液，以1:50的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用柠檬酸钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将孔洞有序的阳极氧化铝模板附在硅系太阳能电池表面，将附有模板的硅系太阳能电池片加热到100℃，利用包括用于加热硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到阳极氧化铝模板上；移除阳极氧化铝模板后在模板孔洞处的银颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成银颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:4的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，在硅系太阳能电池表面上形成凹坑；其中，氧化剂水溶液采用0.25mol/L的双氧水，氢氟酸的摩尔浓度为2mol/L；
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解银颗粒的溶液中，去除银颗粒；本实例中采用浓硝酸去除银颗粒。
所得到的硅系太阳能电池采用日立S4800场发射扫描电子显微镜、Lambda950型紫外可见红外光谱仪及量子效率测试仪进行表征，其表面的结构如图1所示，利用量子效率的结果计算得到短路电流密度，结果见图2～4。
如图1和图2所示，本发明所述制备方法得到一种硅系太阳能电池表面结构，即在硅系太阳能电池表面1上形成的凹坑2。本优选实例中，硅系太阳能电池表面1呈金字塔状但不仅限于金字塔状的结构，通过所述制备方法的处理，在金字塔表面上形成上述的表面结构，其中，凹坑2的直径为5-500纳米，深度为5-2000纳米；本优选实例中，凹坑1的直径为20-200纳米，深度为50-1000纳米。
具体的，由图2可见，在表面形成的凹坑直径约为100nm，深度约为50-200nm；由图3可见，形成硅系太阳能电池表面结构的硅系电池片在350～1100nm的测试光波波长下，其平均反射率低于5％；由图4可见，具有硅系太阳能电池表面结构的硅系电池片在波长为350～1100nm的测试光波波长下的量子效率增强，具有明显的改善，使得短路电流密度也有明显提高，可高达8％。
如图5所示，优选的，一种硅系太阳能电池的制备装置，包括实现对硅系太阳能电池片5加热的加热装置，加热装置能够和传输附有模板的硅系太阳能电池片5的传输带集成或相独立，集成时加热操作能够通过传输带下方的辊子或相独立加热时直接将加热后的附有模板的硅系太阳能电池片5输送到喷涂位置，加热温度为30-500℃；同时配合喷涂装置4将反应溶液喷涂在附有模板的硅系太阳能电池片5表面，如图5所示，喷涂装置4中的喷涂口位于附有模板的硅系太阳能电池5上方，去除模板后，再将表面生成金属颗粒的硅系太阳能电池浸入到容纳装置中，通过刻蚀液的刻蚀，在有金属颗粒的地方形成凹坑2，得到具有本发明所述表面结构的硅系太阳能电池片。
实施例2
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将0.001mol/L的四氯酸金水溶液和一种能够与四氯酸金水溶液反应生成金单质颗粒的0.1mol/L的还原试剂溶液，以1:300的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用硼氢化钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将孔洞有序的聚碳酸酯模板附在硅系太阳能电池表面，将附有模板的硅系太阳能电池片加热到200℃，利用包括用于加热硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到聚碳酸酯模板上；移除聚碳酸酯模板后，在模板孔洞处的金颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成金颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:40的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，在硅系太阳能电池表面上形成凹坑2；其中，氧化剂水溶液采用5mol/L的Na2S2O8水溶液，氢氟酸的摩尔浓度为20mol/L。
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解金颗粒的溶液中，去除金颗粒；本实例中采用王水去除金颗粒。
最终在硅系太阳能电池表面形成的凹坑直径约为50nm，深度约为700-1000nm，金纳米颗粒坐落深度约为700-1000nm；使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度提高了8％。
实施例3
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将0.05mol/L的氯化铜水溶液和一种能够与氯化铜水溶液反应生成铜单质颗粒的0.05mol/L的还原试剂溶液，以1:1的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用硼氢化钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将孔洞有序的聚丙烯模板附在硅系太阳能电池表面，将硅系太阳能电池片加热到30℃，利用包括用于加热硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到聚丙烯模板上；移除聚丙烯模板后，在模板孔洞处的铜颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成铜颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:100的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，得到表面结构包括在硅系太阳能电池表面上形成的凹坑2；其中，氧化剂水溶液采用0.05mol/L的K2Cr2O7水溶液，氢氟酸的摩尔浓度为10mol/L。
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解铜颗粒的溶液中，去除铜颗粒；本实例中采用浓硫酸去除铜颗粒。
最终在硅系太阳能电池表面形成了直径约为15nm的铜纳米颗粒；在表面形成的凹坑直径约为20nm，深度约为5-160nm，铜纳米颗粒坐落深度约为5-160nm；使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度提高了8％。
实施例4
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将1mol/L的硝酸铝水溶液和一种能够与硝酸铝水溶液反应生成铝单质颗粒的0.0001mol/L的还原试剂溶液，以1:1000的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用柠檬酸钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将孔洞有序的混合纤维微孔模板附在硅系太阳能电池表面，将硅系太阳能电池片加热到80℃，利用包括用于加热并输送硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到混合纤维微孔模板上；移除混合纤维微孔模板，在模板孔洞处的铝颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成铝颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:10的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，得到表面结构包括在硅系太阳能电池表面上形成的凹坑2；其中，氧化剂水溶液采用0.25mol/L的KMnO4水溶液，氢氟酸的摩尔浓度为0.01mol/L；
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解铝颗粒的溶液中，去除铝颗粒；本实例中采用浓硫酸去除铝颗粒。
最终在硅系太阳能电池表面形成了直径约为30nm的铝纳米颗粒；在表面形成的凹坑直径约为50nm，深度约为600-900nm，铝纳米颗粒坐落深度约为600-900nm；使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度提高了8％。
实施例5
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将0.07mol/L的H2PtCl6水溶液和一种能够与H2PtCl6水溶液反应生成铂单质颗粒的0.01mol/L的还原试剂溶液，以1:100的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用硼氢化钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将孔洞有序的聚醚砜模板附在硅系太阳能电池表面，将硅系太阳能电池片加热到400℃，利用包括用于加热并输送硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到聚醚砜模板上；移除聚醚砜模板，在模板孔洞处的铂颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成铂颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:20的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，得到表面结构包括在硅系太阳能电池表面上形成的凹坑2；其中，氧化剂水溶液采用0.08mol/L的Fe(NO3)3水溶液，氢氟酸的摩尔浓度为1mol/L。
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解铂颗粒的溶液中，去除铂颗粒；本实例中采用浓双氧水和浓盐酸去除铂颗粒。
最终在硅系太阳能电池表面形成了直径约为80nm的铂纳米颗粒；在表面形成的凹坑直径约为100nm，深度约为100-200nm，铂纳米颗粒坐落深度约为100-200nm；使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度提高了8％。
实施例6
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将0.1mol/L的Ag(NH3)2+水溶液和一种能够与Ag(NH3)2+水溶液反应生成银单质颗粒的0.1mol/L的还原试剂溶液，以1:900的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用硼氢化钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将孔洞有序的聚偏氟乙烯模板附在硅系太阳能电池表面，将硅系太阳能电池片加热到500℃，利用包括用于加热并输送硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到聚偏氟乙烯模板上，在其表面形成对应的银颗粒；移除聚偏氟乙烯模板，在模板孔洞处的银颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成银颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:50的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，得到表面结构包括在硅系太阳能电池表面上形成的凹坑2；其中，氧化剂水溶液采用1mol/L的Ni(NO3)2水溶液，氢氟酸的摩尔浓度为5mol/L。
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解银颗粒的溶液中，去除银颗粒；本实例中采用浓硝酸去除银颗粒。
最终在硅系太阳能电池表面形成了直径约为35nm的银纳米颗粒；在表面形成的凹坑直径约为50nm，深度约为280-400nm，银纳米颗粒坐落深度约为280-400nm；使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度提高了8％。
实施例7
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将0.05mol/L的三氯化金水溶液和一种能够与三氯化金水溶液反应生成金单质颗粒的0.001mol/L的还原试剂溶液，以1:400的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用硼氢化钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将孔洞有序的聚四氟乙烯模板附在硅系太阳能电池表面，将硅系太阳能电池片加热到150℃，利用包括用于加热并输送硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到聚四氟乙烯模板上；移除聚四氟乙烯模板，在模板孔洞处的金颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成金颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:1的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，得到表面结构包括在硅系太阳能电池表面上形成的凹坑2；其中，氧化剂水溶液采用0.001mol/L的Mg(NO3)2水溶液，氢氟酸的摩尔浓度为1mol/L。
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解金颗粒的溶液中，去除金颗粒；本实例中采用王水去除金颗粒；
最终在硅系太阳能电池表面形成了直径约为50nm的金纳米颗粒；在表面形成的凹坑直径约为60nm，深度约为180-380nm，金纳米颗粒坐落深度约为180-380nm；使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度提高了8％。
实施例8
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将0.001mol/L的硝酸铝水溶液和一种能够与硝酸铝水溶液反应生成铝单质颗粒的0.005mol/L的还原试剂溶液，以1:20的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用柠檬酸钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将孔洞有序的尼龙模板附在硅系太阳能电池表面，将硅系太阳能电池片加热到30℃，利用包括用于加热并输送硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到尼龙模板上；移除尼龙模板，在模板孔洞处的铝颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成铝颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:30的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，得到表面结构包括在硅系太阳能电池表面上形成的凹坑2；其中，氧化剂水溶液采用0.05mol/L的硝酸，氢氟酸的摩尔浓度为1mol/L。
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解铝颗粒的溶液中，去除铝颗粒；本实例中采用王水去除铝颗粒；
最终在硅系太阳能电池表面形成了直径约为60nm的铝纳米颗粒；在表面形成的凹坑直径约为70nm，深度约为300-500nm，铝纳米颗粒坐落深度约为300-500nm；使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度提高了8％。
实施例9
一种硅系太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将0.015mol/L的氯钯酸水溶液和一种能够与氯钯酸水溶液反应生成钯单质颗粒的0.009mol/L的还原试剂溶液，以1:200的体积比混合后制备得到反应溶液；本实例中采用硼氢化钠溶液作为还原剂溶液。
2)制备金属颗粒：将阳极氧化铝模板附在硅系太阳能电池表面，将硅系太阳能电池片加热到200℃，利用包括用于加热并输送硅系太阳能电池片5的加热装置，和用于反应溶液喷涂到被加热硅系太阳能电池片上的喷涂装置4，以及用于容纳刻蚀液的容纳装置的一种硅系太阳能电池的制备装置，将反应溶液喷雾到阳极氧化铝模板上；移除阳极氧化铝模板，在模板孔洞处的钯颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成钯颗粒的硅系太阳能电池片浸入到体积比为1:60的氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液中刻蚀，得到表面结构包括在硅系太阳能电池表面上形成的凹坑2；其中，氧化剂水溶液采用2mol/L的双氧水，氢氟酸的摩尔浓度为11mol/L。
4)将刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入可以溶解钯颗粒的溶液中，去除钯颗粒；本实例中采用浓硫酸去除钯颗粒；
最终在硅系太阳能电池表面形成了直径约为3nm的钯纳米颗粒；在表面形成的凹坑直径约为5nm，深度约为400-630nm，钯纳米颗粒坐落深度约为400-630nm；使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度提高了8％。
实施例10
在实施例1-9任意一个实施例的基础之上，使得凹坑2的底部至少深入到硅系太阳能电池的掺杂n层。
实施例11
在实施例1-9任意一个实施例的基础之上，使得凹坑2的底部至少深入到硅系太阳能电池的掺杂p层。
实施例12
在实施例1-9任意一个实施例的基础之上，使得凹坑2的底部至少深入到硅系太阳能电池的p-n结区。
其他在本发明所述制备方法中没有一一列举的各个取值，只要是在其对应的取值范围内的进行且符合反应所需条件的，均能够实现本发明的目的和达到本发明的效果，使得硅系电池的平均反射率低于5％，量子效率明显改善，短路电流密度至少提高了8％，从而大幅提高硅系太阳能电池的效率；以及由以上所述任意一种方法所制得的硅系太阳能电池和所用到的制备装置，都属于本发明保护范围。
Claims (6)
1.一种硅系太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备反应溶液：将金属盐的水溶液和一种能够与所述金属盐水溶液反应生成纳米金属颗粒的还原试剂溶液混合后制备得到反应溶液；
2)制备纳米金属颗粒：在硅系太阳能电池表面覆盖纳米孔洞有序的模板；将覆有模板的硅系太阳能电池片加热到30-500℃，然后将反应溶液喷涂到所述的模板上；移除模板后在模板孔洞处的纳米金属颗粒留在电池表面；
3)刻蚀硅系太阳能电池片：将已经在表面形成纳米金属颗粒的硅系太阳能电池片浸入刻蚀液中，在电池表面形成有序的纳米凹坑结构；将完成刻蚀后的硅系太阳能电池片浸入能够溶解纳米金属颗粒的溶液中，去除纳米金属颗粒；得到硅系太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的一种硅系太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的模板为阳极氧化铝模板、聚碳酸酯模板、混合纤维微孔模板、聚丙烯模板、聚醚砜模板、聚偏氟乙烯模板、聚四氟乙烯模板或尼龙模板中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种硅系太阳能电池的制备方法，其特征在于，金属颗粒为金、银、铜、铝、铂或钯；金属盐溶液的摩尔浓度为:0.001mol/L-1mol/L，还原剂溶液摩尔浓度为0.0001mol/L-0.1mol/L；金属盐溶液与对应的还原剂溶液的体积比为1:(1～1000)。
4.根据权利要求1所述的一种硅系太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的刻蚀液采用氧化剂水溶液和氢氟酸的混合溶液。
5.根据权利要求4所述的一种硅系太阳能电池的制备方法，其特征在于，氧化剂水溶液为双氧水，Na2S2O8水溶液，KMnO4水溶液，K2Cr2O7水溶液，Fe(NO3)3水溶液，Ni(NO3)2水溶液，Mg(NO3)2水溶液或硝酸。
6.根据权利要求4或5所述的一种硅系太阳能电池的制备方法，其特征在于，氧化剂水溶液与氢氟酸的体积比为1:(1～100)，氢氟酸的摩尔浓度为0.01～20mol/L，氧化剂的摩尔浓度为0.001～5mol/L。
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