CN110071183A - 一种太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110071183A
CN110071183A CN201910389165.5A CN201910389165A CN110071183A CN 110071183 A CN110071183 A CN 110071183A CN 201910389165 A CN201910389165 A CN 201910389165A CN 110071183 A CN110071183 A CN 110071183A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
nano
solar battery
array
pyramid shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910389165.5A
Other languages
English (en)
Inventor
姚悦
魏青竹
倪志春
苗凤秀
胡党平
连维飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Talesun Solar Technologies Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Talesun Solar Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Talesun Solar Technologies Co Ltd filed Critical Suzhou Talesun Solar Technologies Co Ltd
Priority to CN201910389165.5A priority Critical patent/CN110071183A/zh
Publication of CN110071183A publication Critical patent/CN110071183A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池，在衬底的受光侧表面设置有纳米柱阵列，该纳米柱阵列中的纳米柱的轴线垂直于衬底受光侧表面，使得入射光中的掠入射光以及贴柱入射光可以在纳米柱阵列中发生多次反射而被太阳能电池吸收，而只有角度与衬底表面大体垂直的直入射光和斜入射光可以传播至衬底的背光侧。在衬底的背光侧表面设置有对应纳米柱阵列的金字塔状阵列，该金字塔状阵列包括金字塔状凸起，使得上述直入射光和斜入射光可以在金字塔状凸起处反射回衬底，从而被太阳能电池吸收，从而有效增加太阳能电池对光线的吸收，进而增加太阳能电池的发电量。本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法，所制备而成的太阳能电池同样具有上述有益效果。

Description

一种太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，特别是涉及一种太阳能电池及一种太阳能电池的制备方法。
背景技术
随着光伏产业的发展与进步，太阳能电池的转换效率以及可靠性得到了极大的提高。在实际使用过程中，对于太阳能电池来说，尤其是双面太阳能电池来说，对光的吸收效率是影响太阳能电池发电量的重要因素之一。
通常情况下，光线主要从太阳能电池正面照射至太阳能电池，但是光线从太阳能电池正面照射入太阳能电池之后，还可能会从太阳能电池背面射出太阳能电池。尤其对于双面太阳能电池，由于双面太阳能电池的背面可以用于吸收光线，使得双面太阳能电池的背面同样需要设置透明的膜层以进行钝化等，进而导致部分光线会穿过太阳能电池而不能被太阳能电池吸收，从而导致太阳能电池的发电量较低。所以如何提高太阳能电池对光的吸收是本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池，对光具有较高的吸收效率；本发明的另一目的在于提供一种太阳能电池的制备方法，所制备而成的太阳能电池对光具有较高的吸收效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池，包括衬底、位于所述衬底受光侧表面的扩散层、位于所述衬底受光侧与所述扩散层接触的正面电极、以及位于所述衬底背光侧与所述衬底接触的背面电极；
所述衬底的受光侧表面设置有纳米柱阵列，所述纳米柱阵列包括多个位于所述衬底受光侧表面的纳米柱，所述纳米柱的轴线垂直于所述衬底受光侧表面；所述扩散层覆盖所述纳米柱阵列；
所述衬底的背光侧表面设置有对应所述纳米柱阵列的金字塔状阵列，所述金字塔状阵列包括多个位于所述衬底背光侧表面的金字塔状凸起。
可选的，所述纳米柱高度的取值范围为400nm至500nm，包括端点值。
可选的，所述纳米柱直径的取值范围为200nm至500nm，包括端点值。
可选的，所述纳米柱阵列中纳米柱排列密度的取值范围为8万个每平方厘米至12万个每平方厘米，包括端点值。
可选的，所述纳米柱均匀分布于所述衬底受光侧表面，所述金字塔状凸起均匀分布于所述衬底背光侧表面。
本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法，包括：
在衬底的受光侧表面设置纳米柱阵列；所述纳米柱阵列包括多个位于所述衬底受光侧表面的纳米柱，所述纳米柱的轴线垂直于所述衬底受光侧表面；
在所述衬底的受光侧表面设置扩散层；所述扩散层覆盖所述纳米柱阵列；
在所述衬底的背光侧表面设置对应所述纳米柱阵列的金字塔状阵列；所述金字塔状阵列包括多个位于所述衬底背光侧表面的金字塔状凸起；
在所述衬底的受光侧表面设置与所述扩散层接触的正面电极，并在所述衬底的背光侧表面设置与所述衬底接触的背面电极，以制成所述太阳能电池。
可选的，所述在衬底的受光侧表面设置纳米柱阵列包括：
在衬底的受光侧表面设置单层聚苯乙烯小球掩膜；
透过所述单层聚苯乙烯小球掩膜在所述衬底受光侧表面设置遮蔽层；
去除所述单层聚苯乙烯小球掩膜制成镂空的所述遮蔽层，以暴露所述衬底受光侧表面的待刻蚀区域；
透过所述遮蔽层刻蚀所述待刻蚀区域，以制成所述纳米柱；
在刻蚀所述待刻蚀区域之后，去除所述遮蔽层，以制成所述纳米柱阵列。
可选的，所述在衬底的受光侧表面设置单层聚苯乙烯小球掩膜之后，所述方法还包括：
通过等离子体刻蚀所述单层聚苯乙烯小球掩膜，以将所述单层聚苯乙烯小球掩膜中的聚苯乙烯小球的直径缩小至预设直径。
可选的，在所述衬底的受光侧表面设置扩散层之后，所述方法还包括：
在所述扩散层表面设置保护层；
在所述衬底的背光侧表面设置对应所述纳米柱阵列的金字塔状阵列之后，所述方法还包括：
刻蚀去除所述保护层。
可选的，在所述衬底的背光侧表面设置对应所述纳米柱阵列的金字塔状阵列之后，所述方法还包括：
在所述衬底的背光侧表面设置覆盖所述金字塔状阵列的抗老化层。
本发明所提供的一种太阳能电池，在衬底的受光侧表面设置有纳米柱阵列，该纳米柱阵列中的纳米柱的轴线垂直于衬底受光侧表面，使得入射光中的掠入射光以及贴柱入射光可以在纳米柱阵列中发生多次反射而被太阳能电池吸收，而只有角度与衬底表面大体垂直的直入射光和斜入射光可以传播至衬底的背光侧。在衬底的背光侧表面设置有对应纳米柱阵列的金字塔状阵列，该金字塔状阵列包括金字塔状凸起，使得上述直入射光和斜入射光可以在金字塔状凸起处反射回衬底，从而被太阳能电池吸收。即通过上述相对设置的纳米柱阵列和金字塔状阵列可以保证不同入射角度的入射光均可以在衬底中发生多次反射而有效增加光路的长度，从而有效增加太阳能电池对光线的吸收，进而增加太阳能电池的发电量。
本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法，所制备而成的太阳能电池同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种太阳能电池的结构示意图；
图2为不同入射角度的入射光在太阳能电池中传播的光路示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种太阳能电池制备方法的流程图；
图4至图10为本发明实施例所提供的一种具体的太阳能电池制备方法的工艺流程图。
图中：1.衬底、2.纳米柱阵列、21.纳米柱、3.金字塔状阵列、31.金字塔状凸起、4.扩散层、5.正面电极、6.背面电极、7.单层聚苯乙烯小球掩膜、71.聚苯乙烯小球、8.遮蔽层。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种太阳能电池。在现有技术中，光线从太阳能电池正面照射入太阳能电池之后，还可能会从太阳能电池背面射出太阳能电池。尤其对于双面太阳能电池，由于双面太阳能电池的背面可以用于吸收光线，使得双面太阳能电池的背面同样需要设置透明的膜层以进行钝化等，进而会导致部分光线会穿过太阳能电池而不能被太阳能电池吸收，从而导致太阳能电池的发电量较低。
而本发明所提供的一种太阳能电池，在衬底的受光侧表面设置有纳米柱阵列，该纳米柱阵列中的纳米柱的轴线垂直于衬底受光侧表面，使得入射光中的掠入射光以及贴柱入射光可以在纳米柱阵列中发生多次反射而被太阳能电池吸收，而只有角度与衬底表面大体垂直的直入射光和斜入射光可以传播至衬底的背光侧。在衬底的背光侧表面设置有对应纳米柱阵列的金字塔状阵列，该金字塔状阵列包括金字塔状凸起，使得上述直入射光和斜入射光可以在金字塔状凸起处反射回衬底，从而被太阳能电池吸收。即通过上述相对设置的纳米柱阵列和金字塔状阵列可以保证不同入射角度的入射光均可以在衬底中发生多次反射而有效增加光路的长度，从而有效增加太阳能电池对光线的吸收，进而增加太阳能电池的发电量。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1以及图2，图1为本发明实施例所提供的一种太阳能电池的结构示意图；图2为不同入射角度的入射光在太阳能电池中传播的光路示意图。
参见图1，在本发明实施例中，所述太阳能电池可以包括衬底1、位于所述衬底1受光侧表面的扩散层4、位于所述衬底1受光侧与所述扩散层4接触的正面电极5、以及位于所述衬底1背光侧与所述衬底1接触的背面电极6；所述衬底1的受光侧表面设置有纳米柱阵列2，所述纳米柱阵列2包括多个位于所述衬底1受光侧表面的纳米柱21，所述纳米柱21的轴线垂直于所述衬底1受光侧表面；所述扩散层4覆盖所述纳米柱阵列2；所述衬底1的背光侧表面设置有对应所述纳米柱阵列2的金字塔状阵列3，所述金字塔状阵列3包括多个位于所述衬底1背光侧表面的金字塔状凸起31。
上述衬底1通常为硅衬底1，当然也可以是其他材料制成的衬底1；对于硅衬底1，可以具体的分为单晶硅衬底1和多晶硅衬底1。上述有关衬底1的具体材质在本发明实施例中不做具体限定。在当前阶段，普及度最高的衬底1是硅衬底1，同时存在许多其他材料的衬底1。
通常情况下，太阳能电池具有面向太阳的一面和背离太阳的一面，其中面向太阳的一面通常称为受光侧表面，也称为正面；背离太阳的一面通常称为背光侧表面，也称为背面。通常情况下，上述扩散层4位于衬底1的受光侧表面。需要说明的是，上述衬底1若为n型衬底1，则掺杂层需要为p型掺杂层；若上述衬底1为p型衬底1，则掺杂层需要为n型掺杂层。由于重掺杂层的载流子浓度较高，所以上述掺杂层通常为重掺杂层。当然，在本发明实施例中，不限于掺杂层为重掺杂层。在本发明实施例中，上述扩散层4的厚度，即本发明实施例所提供的太阳能电池的结深通常在0.2μm至0.4μm之间，包括端点值。上述扩散层4的方阻通常在70Ω/□至90Ω/□，包括端点值。
参见图2，在本发明实施例中，衬底1的受光侧表面设置有纳米柱阵列2，该纳米柱阵列2包括多个位于衬底1受光侧表面的纳米柱21，该纳米柱21的轴线垂直于衬底1受光侧表面。通常情况下，上述扩散层4会覆盖在纳米柱阵列2表面。纳米柱阵列2中的纳米柱21之间形成有凹坑，该凹坑的轴线通常也垂直于衬底1的受光侧表面。外界的入射光，尤其是入射光中的掠入射光以及绝大部分贴柱入射光可以在纳米柱21以及上述凹坑之间发生多次反射而被太阳能电池所吸收；而入射光中仅有入射角大体与衬底1受光侧表面垂直的直入射光、斜入射光、以及少量的贴柱入射光会传播至衬底1的背光侧表面。
需要说明的是，上述衬底1的受光侧表面通常整面设置上述纳米柱阵列2，即上述纳米柱21通常均匀分布于衬底1的受光侧表面。在本发明实施例中，上述纳米柱21高度的取值范围通常为400nm至500nm，包括端点值。上述纳米柱21通常呈圆柱型，而该纳米柱阵列2直径的取值范围通常为200nm至500nm，包括端点值。而上述纳米柱阵列2中纳米柱21排列密度的取值范围通常为8万个每平方厘米至12万个每平方厘米，包括端点值。将上述形貌的纳米柱阵列2可以尽可能提高衬底1受光侧对入射光，尤其是对掠入射光和贴柱入射光的光吸收率。
在本发明实施例中，衬底1的背光侧表面设置有金字塔状阵列3，该金字塔状阵列3与纳米柱阵列2对应设置，即金字塔状阵列3与纳米柱阵列2分别位于衬底1相对两个表面的相对区域。该金字塔状阵列3包括多个位于衬底1背光侧表面的金字塔状凸起31。金字塔状凸起31会使衬底1的背光侧表面形成多个斜面，该斜面相对于衬底1的背光侧表面倾斜。外界的入射光，尤其是入射角大体与衬底1受光侧表面垂直的直入射光、斜入射光会在上述斜面，即金字塔状凸起31处经过两次反射回衬底1内部被太阳能电池吸收；而少量贴柱入射光会经过金字塔状凸起31的一侧反射回衬底1内部，而被太阳能电池吸收。
需要说明的是，上述衬底1的背光侧表面通常整面设置上述金字塔状阵列3，即上述金字塔状凸起31通常均匀分布于衬底1的背光侧表面。有关上述金字塔状阵列3的具体形貌，以及金字塔状凸起31的具体形貌可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
在本发明实施例中，上述衬底1的背光侧表面通常会设置有抗老化层、钝化层、减反射层等相关功能层，而衬底1的受光侧表面通常也会设置钝化减反层，该钝化减反层通常会覆盖上述扩散层4。上述抗老化层、钝化层、减反射层、钝化减反层等膜层可以单层结构也可以是多层复合结构，有关上述膜层的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。具体的，在本发明实施例中，该抗老化层通常与衬底1直接接触，覆盖在衬底1的背光侧表面。由于上述衬底1通常为硅衬底1，相应的上述抗老化层通常为氧化硅膜层，该氧化硅膜层的厚度通常在2nm至4nm之间，包括端点值。上述钝化层通常位于抗老化层背向衬底1一侧表面，该钝化层在本发明实施例中通常为氧化铝膜层，还氧化铝膜层的厚度通常在4nm左右。上述减反射层通常位于钝化层背向衬底1一侧表面，该减反射层通常为氮化硅膜层，该氮化硅膜层通常由不同折射率的氮化硅膜层构成，例如一层厚度在10nm至15nm之间，折射率为2.3至2.5的第一氮化硅膜层、一层厚度在15nm至20nm之间，折射率为2.05至2.15的第二氮化硅膜层、一层厚度在35nm至45nm之间，折射率为1.95至2.05的第三氮化硅膜层、一层厚度在15nm至20nm之间，折射率为1.4至1.6的第一氧化硅膜层，共同构成厚度在75nm至85nm，折射率在1.93至1.98的多层减反射膜。
上述正面电极5通常位于衬底1的受光侧表面，该正面电极5通常具体与受光侧扩散层4相接触以实现接触。上述背面电极6通常位于衬底1的背光侧表面，该背面电极6通常与衬底1直接接触以实现接触。有关上述正面电极5以及背面电极6的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
本发明实施例所提供的一种太阳能电池，在衬底1的受光侧表面设置有纳米柱阵列2，该纳米柱阵列2中的纳米柱21的轴线垂直于衬底1受光侧表面，使得入射光中的掠入射光以及贴柱入射光可以在纳米柱阵列2中发生多次反射而被太阳能电池吸收，而只有角度与衬底1表面大体垂直的直入射光和斜入射光可以传播至衬底1的背光侧。在衬底1的背光侧表面设置有对应纳米柱阵列2的金字塔状阵列3，该金字塔状阵列3包括金字塔状凸起31，使得上述直入射光和斜入射光可以在金字塔状凸起31处反射回衬底1，从而被太阳能电池吸收。即通过上述相对设置的纳米柱阵列2和金字塔状阵列3可以保证不同入射角度的入射光均可以在衬底1中发生多次反射而有效增加光路的长度，从而有效增加太阳能电池对光线的吸收，进而增加太阳能电池的发电量。
下面对本发明所提供的一种太阳能电池的制备方法进行介绍，下文描述的制备方法与上述描述的太阳能电池的结构可以相互对应参照。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种太阳能电池制备方法的流程图。
参见图3，在本发明实施例中，所述太阳能电池的制备方法可以包括：
S101：在衬底的受光侧表面设置纳米柱阵列。
在本发明实施例中，所述纳米柱阵列2包括多个位于所述衬底1受光侧表面的纳米柱21，所述纳米柱21的轴线垂直于所述衬底1受光侧表面。有关衬底1以及纳米柱阵列2的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再见进行赘述。
在本步骤之前，通常会先清洗衬底1。具体的，在本步骤之前可以先使用水虎鱼溶液煮沸清洗衬底1，再使用超纯水漂洗衬底1，最后使用加热离心机去除衬底1表面水。有关纳米柱阵列2的具体设置工艺将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
S102：在衬底的受光侧表面设置扩散层。
在本发明实施例中，所述扩散层4覆盖所述纳米柱阵列2。有关扩散层4的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。根据扩散层4材质的不同，会使用不同的工艺制备该扩散层4。以n型扩散层4为例，在本发明实施例中通常是通过先向PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积)机台的腔体中通入混合三氯氧磷的氮气，使得三氯氧磷与氧气混合反应；再持续进行高温扩散使三氯氧磷与氧气反应；最后进行高温推进以形成n型扩散层4。有关扩散层4具体的制备工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S103：在衬底的背光侧表面设置对应纳米柱阵列的金字塔状阵列。
在本发明实施例中，所述金字塔状阵列3包括多个位于所述衬底1背光侧表面的金字塔状凸起31。有关金字塔状阵列3的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
在本步骤之前，通常是将衬底1放入氢氧化钠与双氧水的混合溶液中进行预清洗，并用超纯水进行漂洗；在本步骤中通常是将衬底1置于氢氧化钠溶液中进行清洗，以在衬底1的背光侧表面制备金字塔状阵列3。在本步骤之后，通常会先使用超纯水对衬底1进行清洗，再使用盐酸和氢氟酸的混合溶液除去S102在衬底1背面形成的磷硅玻璃；最后再使用超纯水对衬底1进行清洗，并使用加热离心机去除衬底1表面水。有关金字塔状阵列3的具体制备工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S104：在衬底的受光侧表面设置与扩散层接触的正面电极，并在衬底的背光侧表面设置与衬底接触的背面电极，以制成太阳能电池。
在本步骤之前，可以先在所述衬底1的背光侧表面设置覆盖所述金字塔状阵列3的抗老化层。具体的，可以通过PECVD机台在衬底1背光侧表面通过高温热氧化，即通氧气并高温加热的方式设置抗老化层，即氧化硅膜层，该抗老化层通常需要覆盖上述金字塔状阵列3；之后再通过ALD(Atomic layer deposition，原子层沉积)设备在抗老化层表面设置氧化铝膜层；最后在通过PECVD机台在衬底1背光侧表面沉积减反射层，以及衬底1受光侧表面沉积钝化减反层，即氮化硅膜层。有关上述各个功能性膜层的具体工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
有关正面电极5以及背面电极6的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。在本步骤中，当设置背面电极6时，通常是先通过激光开槽在太阳能电池基板背光侧表面开设穿透上述减反射层、钝化层以及抗老化层的窄槽；再通过丝网印刷工艺在窄槽中印刷导电浆料；最后烧结上述导电浆料使其固化，以形成背面电极6。当设置正面电极5时，通常是通过烧结银浆，使银浆穿透钝化减反层与太阳能电池基板接触，以形成正面电极5。有关上述背面电极6以及正面电极5具体的制备工艺可以参考现有技术，在此不再见进行赘述。
本发明实施例所提供的一种太阳能电池的制备方法，所制备而成的太阳能电池在衬底1的受光侧表面设置有纳米柱阵列2，该纳米柱阵列2中的纳米柱21的轴线垂直于衬底1受光侧表面，使得入射光中的掠入射光以及贴柱入射光可以在纳米柱阵列2中发生多次反射而被太阳能电池吸收，而只有角度于衬底1表面大体垂直的直入射光和斜入射光可以传播至衬底1的背光侧。在衬底1的背光侧表面设置有对应纳米柱阵列2的金字塔状阵列3，该金字塔状阵列3包括金字塔状凸起31，使得上述直入射光和斜入射光可以在金字塔状凸起31处反射回衬底1，从而被太阳能电池吸收。即通过上述相对设置的纳米柱阵列2和金字塔状阵列3可以保证不同入射角度的入射光均可以在衬底1中发生多次反射而有效增加光路的长度，从而有效增加太阳能电池对光线的吸收，进而增加太阳能电池的发电量。
有关本发明所提供的一种太阳能电池制备方法的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图4至图10，图4至图10为本发明实施例所提供的一种具体的太阳能电池制备方法的工艺流程图。
参见图4，在本发明实施例中，所述太阳能电池的制备方法可以包括：
S201：在衬底的受光侧表面设置单层聚苯乙烯小球掩膜。
参见图5，在本步骤中，通常需要先配置聚苯乙烯小球溶液，通过蠕动泵将聚苯乙烯小球溶液缓慢滴加到超纯水页面，通过自组装效应可以在超纯水页面形成单层聚苯乙烯小球71。之后，在本步骤中会将洗好的衬底1由侧边清欢移动至单层聚苯乙烯小球71下方，并将衬底1以一定角度缓慢斜拉出页面，以将聚苯乙烯小球71转移至衬底1的受光侧表面。之后会通过氮气轻柔吹扫去除液体，以在衬底1受光侧表面形成单层聚苯乙烯小球掩膜7。可以理解的是，单层聚苯乙烯小球掩膜7通常为镂空结构。
S202：通过等离子体刻蚀单层聚苯乙烯小球掩膜，以将单层聚苯乙烯小球掩膜中的聚苯乙烯小球的直径缩小至预设直径。
参见图6，在本步骤中，通常会通过等离子体刻蚀工艺缩小聚苯乙烯小球71的直径，将聚苯乙烯小球71的直径缩小至预设直径，以多裸露出一部分衬底1。
S203：透过单层聚苯乙烯小球掩膜在衬底受光侧表面设置遮蔽层。
参见图7，在本步骤中会透过单层聚苯乙烯小球掩膜7在衬底1受光侧表面设置遮蔽层8，其中在衬底1表面被聚苯乙烯小球71覆盖的区域无法被上述遮蔽层8覆盖，该遮蔽层8会覆盖在聚苯乙烯小球71表面；而把衬底1表面被裸露的区域会覆盖上遮蔽层8。具体的，在本步骤中，具体可以是将设置有单层聚苯乙烯小球掩膜7的衬底1放入电子束蒸发设备在衬底1受光侧表面蒸镀银(Ag)薄膜。即在本发明实施例中，遮蔽层8的材质可以具体为银。当然，在本发明实施例中也可以选用其他材质的遮蔽层8，有关遮蔽层8的具体材质在本发明实施例中不做具体限定。需要说明的是，上述被聚苯乙烯小球71覆盖的区域即下述的待刻蚀区域。
S204：去除单层聚苯乙烯小球掩膜制成镂空的遮蔽层，以暴露衬底受光侧表面的待刻蚀区域。
参见图8，在本步骤中，会去除上述单层聚苯乙烯小球掩膜7，以将遮蔽层8制成镂空结构，以在衬底1的受光侧表面制成镂空结构的遮蔽层8，该遮蔽层8会暴露待刻蚀区域的衬底1。具体的，在本步骤中可以具体为先将设置遮蔽层8的衬底1放入丙酮中进行漂洗，以去除聚苯乙烯小球71；在使用超纯水对衬底1进行漂洗，以制成镂空结构的遮蔽层8。
S205：透过遮蔽层刻蚀待刻蚀区域，以制成纳米柱。
参见图9，在本步骤中，会透过镂空结构的遮蔽层8刻蚀衬底1的待刻蚀区域，以刻蚀出多个纳米柱21，形成纳米柱阵列2。具体的，在本步骤中可以使用稀硝酸水溶液对暴露待刻蚀区域的衬底1进行银辅助刻蚀，以制备上述纳米柱阵列2。
S206：在刻蚀待刻蚀区域之后，去除遮蔽层，以制成纳米柱阵列。
参见图10，在本步骤中，需要去除上述遮蔽层8，以最终制成纳米柱阵列2。具体的，在本步骤中可以先使用浓硝酸水溶液去除上述衬底1中剩余的银薄膜，再使用超纯水漂洗衬底1，最后使用加热离心机去除衬底1表面水。
S207：在衬底的受光侧表面设置扩散层。
本步骤与上述发明实施例中S102基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。
S208：在扩散层表面设置保护层。
在本步骤中，会在扩散层4表面设置保护层，以便在后续步骤中在衬底1的背光侧表面制备金字塔状阵列3时，保护扩散层4以及纳米柱阵列2不易被损坏。具体的，上述保护层可以具体为氮化硅膜层，而该保护层可以具体为通过PECVD机台根据硅烷与氨气的反应在扩散层4表面沉积该氮化硅膜层。在本发明实施例中，该保护层的厚度通常在75nm至125nm之间，包括端点值。
S209：在衬底的背光侧表面设置对应纳米柱阵列的金字塔状阵列。
本步骤与上述发明实施例中S103基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。
S210：刻蚀去除保护层。
在本步骤中，会通过刻蚀工艺去除上述覆盖在扩散层4表面的保护层。具体的，本步骤可以与S209中去除磷硅玻璃的步骤同时进行，即本步骤可以具体为：使用盐酸和氢氟酸的混合溶液除去上述保护层以及在衬底1背面形成的磷硅玻璃。
S211：在衬底的受光侧表面设置与扩散层接触的正面电极，并在衬底的背光侧表面设置与衬底接触的背面电极，以制成太阳能电池。
本步骤与上述发明实施例中S104基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。
本发明实施例所提供的一种太阳能电池的制备方法，通过使用聚苯乙烯小球71可以方便快捷的在衬底1受光侧表面制备纳米柱阵列2；通过设置保护层可以保证在衬底1背光侧表面制备金字塔状阵列3时保证扩散层4以及纳米柱阵列2不易被损坏。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种太阳能电池及一种太阳能电池的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括衬底、位于所述衬底受光侧表面的扩散层、位于所述衬底受光侧与所述扩散层接触的正面电极、以及位于所述衬底背光侧与所述衬底接触的背面电极；
所述衬底的受光侧表面设置有纳米柱阵列，所述纳米柱阵列包括多个位于所述衬底受光侧表面的纳米柱，所述纳米柱的轴线垂直于所述衬底受光侧表面；所述扩散层覆盖所述纳米柱阵列；
所述衬底的背光侧表面设置有对应所述纳米柱阵列的金字塔状阵列，所述金字塔状阵列包括多个位于所述衬底背光侧表面的金字塔状凸起。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述纳米柱高度的取值范围为400nm至500nm，包括端点值。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述纳米柱直径的取值范围为200nm至500nm，包括端点值。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述纳米柱阵列中纳米柱排列密度的取值范围为8万个每平方厘米至12万个每平方厘米，包括端点值。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述纳米柱均匀分布于所述衬底受光侧表面，所述金字塔状凸起均匀分布于所述衬底背光侧表面。
6.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底的受光侧表面设置纳米柱阵列；所述纳米柱阵列包括多个位于所述衬底受光侧表面的纳米柱，所述纳米柱的轴线垂直于所述衬底受光侧表面；
在所述衬底的受光侧表面设置扩散层；所述扩散层覆盖所述纳米柱阵列；
在所述衬底的背光侧表面设置对应所述纳米柱阵列的金字塔状阵列；所述金字塔状阵列包括多个位于所述衬底背光侧表面的金字塔状凸起；
在所述衬底的受光侧表面设置与所述扩散层接触的正面电极，并在所述衬底的背光侧表面设置与所述衬底接触的背面电极，以制成所述太阳能电池。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在衬底的受光侧表面设置纳米柱阵列包括：
在衬底的受光侧表面设置单层聚苯乙烯小球掩膜；
透过所述单层聚苯乙烯小球掩膜在所述衬底受光侧表面设置遮蔽层；
去除所述单层聚苯乙烯小球掩膜制成镂空的所述遮蔽层，以暴露所述衬底受光侧表面的待刻蚀区域；
透过所述遮蔽层刻蚀所述待刻蚀区域，以制成所述纳米柱；
在刻蚀所述待刻蚀区域之后，去除所述遮蔽层，以制成所述纳米柱阵列。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在衬底的受光侧表面设置单层聚苯乙烯小球掩膜之后，所述方法还包括：
通过等离子体刻蚀所述单层聚苯乙烯小球掩膜，以将所述单层聚苯乙烯小球掩膜中的聚苯乙烯小球的直径缩小至预设直径。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述衬底的受光侧表面设置扩散层之后，所述方法还包括：
在所述扩散层表面设置保护层；
在所述衬底的背光侧表面设置对应所述纳米柱阵列的金字塔状阵列之后，所述方法还包括：
刻蚀去除所述保护层。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述衬底的背光侧表面设置对应所述纳米柱阵列的金字塔状阵列之后，所述方法还包括：
在所述衬底的背光侧表面设置覆盖所述金字塔状阵列的抗老化层。
CN201910389165.5A 2019-05-10 2019-05-10 一种太阳能电池及其制备方法 Pending CN110071183A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910389165.5A CN110071183A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种太阳能电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910389165.5A CN110071183A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种太阳能电池及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110071183A true CN110071183A (zh) 2019-07-30

Family

ID=67370440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910389165.5A Pending CN110071183A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种太阳能电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110071183A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113054040A (zh) * 2021-03-05 2021-06-29 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 用于光导开关的衬底以及具有该衬底的光导开关

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201673918U (zh) * 2010-05-18 2010-12-15 常州亿晶光电科技有限公司 具有选择性发射级太阳能电池片
CN103956395A (zh) * 2014-05-09 2014-07-30 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 阵列结构绒面及其制法和应用
KR20160013679A (ko) * 2014-07-28 2016-02-05 전북대학교산학협력단 피라미드 형태의 양자점을 구비하는 나노선 구조체의 제조 방법
CN105826405A (zh) * 2016-05-17 2016-08-03 常州天合光能有限公司 一种单晶硅双面太阳电池及其制备方法
CN208674146U (zh) * 2018-09-21 2019-03-29 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种双面双玻光伏组件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201673918U (zh) * 2010-05-18 2010-12-15 常州亿晶光电科技有限公司 具有选择性发射级太阳能电池片
CN103956395A (zh) * 2014-05-09 2014-07-30 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 阵列结构绒面及其制法和应用
KR20160013679A (ko) * 2014-07-28 2016-02-05 전북대학교산학협력단 피라미드 형태의 양자점을 구비하는 나노선 구조체의 제조 방법
CN105826405A (zh) * 2016-05-17 2016-08-03 常州天合光能有限公司 一种单晶硅双面太阳电池及其制备方法
CN208674146U (zh) * 2018-09-21 2019-03-29 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种双面双玻光伏组件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113054040A (zh) * 2021-03-05 2021-06-29 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 用于光导开关的衬底以及具有该衬底的光导开关

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0827212B1 (en) Method of fabricating integrated thin film solar cells
Lv et al. Porous-pyramids structured silicon surface with low reflectance over a broad band by electrochemical etching
EP0984493B1 (en) Solar battery cell and method for manufacturing the same
CN105070792B (zh) 一种基于溶液法的多晶太阳电池的制备方法
US20120153416A1 (en) Photoelectric conversion element
CN107955974A (zh) 倒金字塔绒面单晶硅片的制绒添加剂及其应用
JP5455142B2 (ja) 凹凸構造膜付きガラス基板のドライエッチングを用いた製造方法、凹凸構造膜付きガラス基板、太陽電池、及び、太陽電池の製造方法
TW201027778A (en) A solar cell and production method for a solar cell with a two step doping process
CN108666393A (zh) 太阳能电池的制备方法及太阳能电池
CN101877362A (zh) 具有周期结构的硅基板
CN103117330B (zh) 一种太阳能电池的制备方法
CN110534590A (zh) 一种提高太阳电池长波响应的氮化硅薄膜及其制备方法
CN107293606A (zh) P型ibc电池结构及其制作方法
CN110071183A (zh) 一种太阳能电池及其制备方法
TW200929583A (en) Thin film type solar cell and method for manufacturing the same
JP4339990B2 (ja) シリコン基板の粗面化法
CN108389932A (zh) 一种太阳能电池的制备方法
JP2000150937A (ja) 太陽電池セル及びその製造方法
JP2007142471A (ja) 太陽電池の製造方法
CN110164985A (zh) 一种太阳能电池及其制备方法
EP3591717A1 (en) Solar cell, solar cell module, and solar cell manufacturing method
CN108878549A (zh) 一种实现准全向硅太阳电池的方法及准全向分析方法
CN110299432B (zh) 一种n型双面电池的制备方法
Zou et al. A solid strategy to realize heteroface selective emitter and rear passivated silicon solar cells
CN202189816U (zh) 太阳能硅片表面蚀刻装置及太阳能硅片的结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190730

RJ01 Rejection of invention patent application after publication