CN109524487B - 具有微观圆滑棱角的绒面电池硅其及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅及其制备方法，所述的绒面电池硅表面呈仿金字塔绒面，仿金字塔的尖角及棱边为呈微观圆滑形貌。本发明采用尖端楔形毛刷对具有金字塔形貌的绒面电池硅上表面进行抛光处理，得到具有微观圆滑棱角的绒面电池硅，以解决后续钙钛矿薄膜沉积出现裸露的现象，实现钙钛矿薄膜的均匀、全覆盖沉积，提高钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的效率。
Description
技术领域
本发明属于钙钛矿/晶硅叠层太阳电池领域，特别涉及一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅其制备方法。
背景技术
太阳能光伏技术是一种有效的太阳能利用方式，是解决能源问题和环境污染，实现可持续发展的重要举措。晶硅太阳能电池具有较宽的吸收光谱，目前占据了光伏市场90％的份额，但是，它对高能量的光谱吸收较少，电池的开路电压(VOC)较低。钙钛矿太阳能电池自2009年诞生以来，因其具有良好的光吸收、光电转换特性以及优异的光生载流子输运特征，经过短短几年的发展，效率已经突破23％以上。同时，钙钛矿太阳电池可以通过控制钙钛矿材料中卤族元素的比例调控电池的光谱吸收范围。因此，由钙钛矿/晶硅叠层太阳电池可以更好实现对太阳光的充分吸收，使电池的开路电压具有明显的提升。
在单晶硅电池的制备工艺中，一般对单晶硅片进行制绒处理，得到金字塔绒面，使其具有高陷光结构，提高电池的光电转换效率。在钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池制备过程中，需要在金字塔绒面上依次沉积隧穿层及钙钛矿吸光层。金字塔绒面通常具有尖锐的塔尖及棱边，这些都是在后续沉积过程中容易产生缺陷的位置，从而导致后续沉积薄膜无法完全覆盖，引发电池短路，降低钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的光电转换效率。因此，需要对金字塔绒面进行处理以解决后续薄膜无法完全覆盖的问题，但同时又不会破坏金字塔绒面的高陷光结构。现有技术采用一种化学腐蚀法对金字塔尖角及塔谷进行腐蚀，但就化学腐蚀的原理可知，这种方法制备出的圆滑过渡不会达到晶体形核尺寸，因此，依旧不能解决后续钙钛矿薄膜沉积出现裸露的现象。
因此，对硅片的金字塔绒面结构进行处理和改进，将其在后续沉积过程中容易产生缺陷的尖角及棱边进行圆滑化处理是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅及其制备方法，以解决现有技术在制备钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池时，由于金子塔绒面特殊的纹理结构使后续钙钛矿薄膜容易产生裸露的问题，制备出均匀、全覆盖的钙钛矿薄膜，获得高效率的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
具有微观圆滑棱角的绒面电池硅，所述的绒面电池硅表面呈仿金字塔绒面，仿金字塔的尖角及棱边为呈微观圆滑形貌。
进一步的，仿金字塔的平均特征高度为2～15μm。
进一步的，仿金字塔的尖角及棱边呈微观圆滑形貌，具体为：仿金字塔的尖角为微观圆滑尖角；仿金字塔的棱角为微观圆滑棱角。
进一步的，微观圆滑尖角/微观圆滑棱角是在与其表面钙钛矿溶液形核的这一微观尺度相当的尺度下呈现圆滑形貌而不是台阶形貌。
进一步的，微观圆滑尖角/微观圆滑棱角的圆滑的程度是曲率半径为10～2000nm。
具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，包括以下步骤：采用尖端为楔形的毛刷沿非金字塔平面方向进行仿金字塔的尖角及棱边圆滑化处理。
进一步的，采用尖端为楔形的毛刷在有抛光剂的条件下沿金字塔底面对角线方向进行尖角及棱角圆滑化处理。
进一步的，所述的抛光剂中次级粒子尺寸为10～100nm,初级粒子尺寸为0.1～10nm。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过制备一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅，改善钙钛矿薄膜在具有金字塔绒面的硅基底电池上沉积容易出现金字塔顶端裸露及薄膜沉积不均匀的问题，获得高效率的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。
附图说明
图1为本发明具有微观圆滑棱角的绒面电池硅纵向截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，都落入本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅，绒面电池硅表面呈仿金字塔绒面，仿金字塔的尖角及棱边呈微观圆滑形貌，其微观圆滑棱角是在与其表面钙钛矿溶液形核的这一微观尺度相当的尺度下呈现圆滑形貌而不是台阶形貌，圆滑的程度是曲率半径为10～200nm。
一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，采用尖端长度呈2～10μm不均匀分布的毛刷，采用纳米氧化锆抛光剂，沿金字塔底面对角线方向进行圆滑化处理，得到曲率半径为10～200nm的具有微观圆滑棱角的绒面电池硅。
实施例2
本实施例提供了一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅，绒面电池硅表面呈仿金字塔绒面，仿金字塔的尖角及棱边呈微观圆滑形貌，其微观圆滑棱角是在与其表面钙钛矿溶液形核的这一微观尺度相当的尺度下呈现圆滑形貌而不是台阶形貌，圆滑的程度是曲率半径为50～400nm。
一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，采用尖端长度呈2～10μm不均匀分布的毛刷，采用纳米氧化锆抛光剂，沿与金字塔底面对角线呈30°方向进行圆滑化处理，得到曲率半径为50～400nm的具有微观圆滑棱角的绒面电池硅。
实施例3
本实施例提供了一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅，绒面电池硅表面呈仿金字塔绒面，仿金字塔的尖角及棱边呈微观圆滑形貌，其微观圆滑棱角是在与其表面钙钛矿溶液形核的这一微观尺度相当的尺度下呈现圆滑形貌而不是台阶形貌，圆滑的程度是曲率半径为500～2000nm。
一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，采用尖端长度呈2～10μm不均匀分布的毛刷，采用纳米氧化锆抛光剂，沿与金字塔底面对角线呈30°方向进行圆滑化处理，得到曲率半径为500～2000nm的具有微观圆滑棱角的绒面电池硅。
上面结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不违背本发明一种具有微观圆滑棱角的绒面电池硅其制备方法，都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，其特征在于，所述的绒面电池硅表面呈仿金字塔绒面，仿金字塔的尖角及棱边为呈微观圆滑形貌；
所述制备方法包括以下步骤：采用尖端长度呈2～10μm不均匀分布的毛刷在有纳米氧化锆抛光剂的条件下沿金字塔底面对角线方向或沿与金字塔底面对角线呈30°方向进行仿金字塔的尖角及棱边圆滑化处理；所述毛刷的尖端为楔形。
2.权利要求1所述的具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，其特征在于，所述的抛光剂中次级粒子尺寸为10～100nm,初级粒子尺寸为0.1～10nm。
3.根据权利要求1所述的具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，其特征在于，仿金字塔的平均特征高度为2～15μm。
4.根据权利要求1所述的具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，其特征在于，仿金字塔的尖角及棱边呈微观圆滑形貌，具体为：仿金字塔的尖角为微观圆滑尖角；仿金字塔的棱角为微观圆滑棱角。
5.根据权利要求4所述的具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，其特征在于，微观圆滑尖角/微观圆滑棱角是在与其表面钙钛矿溶液形核的这一微观尺度相当的尺度下呈现圆滑形貌而不是台阶形貌。
6.根据权利要求4所述的具有微观圆滑棱角的绒面电池硅的制备方法，其特征在于，微观圆滑尖角/微观圆滑棱角的圆滑的程度是曲率半径为10～2000nm。
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