CN204315609U - 基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池 - Google Patents
基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池。其自上而下包括栅线电极(1)、ITO氧化铟锡透明导电薄膜(2)、P型非晶硅层(3)、正面本征非晶硅层(4)、硅纳米线绒面层(5)、N型硅衬底(6)、背面本征非晶硅层(7)、N型非晶硅层(8)、AZO氧化锌透明导电膜(9)和背电极(10)。其中硅纳米线绒面层(5)是通过溶液转移至N型硅衬底(6)上形成的相互交叉堆叠的硅纳米线层，每根硅纳米线直径为40-80nm，长度为20-40μm，该硅纳米线层具有强烈的陷光特性，能够有效降低硅衬底表面的光反射率。本实用新型提高了异质结太阳能电池对光子的吸收和利用，改善了太阳能电池的转换效率，可用于光伏发电。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池的技术领域，特别是涉及基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，可用于光伏发电。
背景技术
异质结太阳能电池不同于传统的太阳能电池，其PN结不是通过在硅衬底上掺入Ⅲ、Ⅴ族元素而形成的，而是在硅衬底上直接形成一层厚度为几十到几百纳米不同材料的N型或者P型薄膜而形成。由于PN结两侧的材料有着质的差别，因此，采用上述结构形成的太阳能电池称为异质结太阳能电池。异质结太阳能电池具有高转化效率，工艺简单及光稳定性好等优点，在光伏领域具有很大的前景。
现有的异质结太阳能电池表面的陷光结构通常采用金字塔型结构，剖面如图2所示。其结构自上而下分别为：栅线电极1、ITO氧化铟锡透明导电薄膜2、P型非晶硅层3、正面本征非晶硅层4、N型硅衬底5、背面本征非晶硅层6、N型非晶硅层7、AZO氧化锌透明导电膜8、背电极9。衬底表面通过湿法刻蚀，形成拥有金字塔型重复单元的表面，再在其上等离子体化学气相淀积PECVD本征非晶硅层和P型非晶硅层，形成具有金字塔陷光结构的能量转换机构。当光入射电池表面光线会在其表面连续反射，增加光在电池表面陷光结构中的有效运动长度和反射次数，从而增大能量转换机构对光的吸收效率。但是这种结构由于绒面尺寸不均匀且分布较广，使得衬底表面缺陷密度大大增加，在正表面难以获得高质量的绒面陷光，不易降低衬底对光的反射系数。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，给出了一种基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，以提高异质结太阳能电池对光子的吸收和利用，降低硅衬底表面的光反射率。
为实现上述目的，本实用新型提出的基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，自上而下包括栅线电极1、ITO氧化铟锡透明导电薄膜2、P型非晶硅层3、正面本征非晶硅层4、N型硅衬底6、背面本征非晶硅层7、N型非晶硅层8、AZO氧化锌透明导电膜9和背电极10，其特征在于：所述本征非晶硅层4与N型硅衬底6之间增设有硅纳米线 绒面层5。
作为优选，所述的硅纳米线绒面层5是通过溶液转移至硅衬底6上而形成的相互交叉堆叠的硅纳米线层，每根硅纳米线的直径为40-80nm，长度为20-40μm。
作为优选，所述的栅线电极1采用金属银材料。
作为优选，所述的P型非晶硅层3采用厚度为15-20nm的平整平面结构。
作为优选，所述的正面本征非晶硅层4采用厚度为10-15nm的平整平面结构，所述平整平面为表面无三维微纳米结构的外延平面。
作为优选，所述的N型硅衬底6采用厚度为300-500μm的平整平面结构.
作为优选，所述的背面本征非晶硅层7采用厚度为10-15nm的平整表面结构。
作为优选，所述的N型非晶硅层8采用为厚度15-20nm平整表面结构。
作为优选，所述的AZO氧化锌透明导电膜9采用Al掺杂，Al2O3的质量分数为1％。
作为优选，所述的背电极10采用金属铝材料。
本实用新型通过增加具有高表面积和高陷光特性的硅纳米线绒面层，能够有效降低硅衬底对光反射，可以将衬底的光射率降至5％以下，提高异质结太阳能电池对光子的吸收和利用，改善太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是现有拥有金字塔型陷光结构的异质结太阳能电池结构图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型给出如下三实施例：
实施例1：
本实施例的基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其自上而下包括栅线电极1、ITO氧化铟锡透明导电薄膜2、P型非晶硅层3、正面本征非晶硅层4、硅纳米线绒面层5、N型硅衬底6、背面本征非晶硅层7、N型非晶硅层8、AZO氧化锌透明导电膜9和背电极10。其中栅线电极1采用金属银材料；P型非晶硅层3和正面本征非晶硅层4分别采用厚度为15nm和10nm的平整平面结构；硅纳米线绒面层5是通过溶液转移至硅衬底6上而形成的相互交叉堆叠的硅纳米线层，每根硅纳米线的直径为40nm，长度为20μm，此绒面层有高表面积以及比可见光波长更小的直径，因此具有强烈的陷光特性，能够有效的降低硅衬底表面的光反射率；N型硅衬底6的厚度为300μm，背面本征非晶硅层7的厚度为10nm，N型非晶硅层8的厚度为15nm；AZO氧化锌透明导电 膜9采用Al掺杂，Al2O3质量分数为1％；背电极10采用金属铝材料。
实施例2：
本实例的基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池结构与实施例1相同，其参数变化如下：
P型非晶硅层3和N型非晶硅层8的厚度均为18nm，正面本征非晶硅层4和背面本征非晶硅层7的厚度均为13nm，纳米线层中每根硅纳米线的直径为60nm，长度为30μm，N型硅衬底6厚度为400μm。
实施例3：
本实例的基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池结构与实施例1相同，其参数变化如下：
P型非晶硅层3和N型非晶硅层8的厚度均为20nm，正面本征非晶硅层4和背面本征非晶硅层7的厚度均为15nm，纳米线层中每根硅纳米线的直径为80nm，长度为40μm，N型硅衬底6厚度为500μm。
本实用新型的制备步骤如下：
步骤1，清洗N型硅衬底6。
步骤2，用浓度为15％—30％的KOH溶液抛光N型硅衬底上下表面，去除N型硅衬底6的表面机械损伤。
步骤3，另取一N型硅衬底a，在其上利用化学气相淀积CVD生长硅纳米线。
步骤4，将生长出的硅纳米线溶解于酒精溶液中，并用滴管转移到已经抛光的N型硅衬底上，再微刻蚀刻蚀形成硅纳米线绒面。
步骤5，在上表面形成硅纳米线绒面的N型硅衬底6的正面和背面采用等离子体增强化学气相沉积PECVD分别淀积厚度均为10-15nm的正面本征非晶硅层4和背面本征非晶硅层7。
步骤6，在正面本征非晶硅层4上采用等离子体增强化学气相沉积PECVD淀积厚度为15-20nm的P型非晶硅层3。
步骤7，在P型非晶硅层3上采用磁控溅射沉积ITO氧化铟锡透明导电薄膜2，作为透明导电极。
步骤8，在ITO氧化铟锡透明导电薄膜2上采用电子束蒸发工艺沉积金属银并刻蚀形成栅线电极1。
步骤9，在背面本征非晶硅层7上采用等离子体增强化学气相沉积PECVD淀积厚 度为15-20nm的N型非晶硅层8。
步骤10，在N型非晶硅层8上采用磁控溅射沉积含Al2O3质量分数1％的AZO氧化锌透明导电膜玻璃薄膜9。
步骤11，在AZO氧化锌导电薄膜9表面采用电子束蒸发工艺沉积金属铝形成太阳能电池的背电极10，完成太阳能电池的制备。
本实用新型通过采用硅纳米线绒面降低了电池表面对光的反射损失，提高了电池的能量转换效率。
Claims (10)
1.一种基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，自上而下包括栅线电极(1)、ITO氧化铟锡透明导电薄膜(2)、P型非晶硅层(3)、正面本征非晶硅层(4)、N型硅衬底(6)、背面本征非晶硅层(7)、N型非晶硅层(8)、AZO氧化锌透明导电膜(9)和背电极(10)，其特征在于：所述本征非晶硅层(4)与N型硅衬底(6)之间增设有硅纳米线绒面层(5)。
2.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：硅纳米线绒面层(5)是通过溶液转移至硅衬底(6)上而形成的相互交叉堆叠的硅纳米线层，每根硅纳米线的直径为40-80nm，长度为20-40μm。
3.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：栅线电极(1)采用金属银材料。
4.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：P型非晶硅层(3)采用厚度为15-20nm的平整平面结构。
5.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：正面本征非晶硅层(4)采用厚度为10-15nm的平整平面结构，所述平整平面为表面无三维微纳米结构的外延平面。
6.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：N型硅衬底(6)采用厚度为300-500μm的平整平面结构。
7.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：背面本征非晶硅层(7)采用厚度为10-15nm的平整表面结构。
8.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：N型非晶硅层(8)采用为厚度15-20nm平整表面结构。
9.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：AZO氧化锌透明导电膜(9)采用Al掺杂，Al2O3的质量分数为1％。
10.根据权利要求1所述的硅纳米线绒面的异质结太阳能电池，其特征在于：背电极(10)采用金属铝材料。
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| CN201520042041.7U CN204315609U (zh) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | 基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104538476A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-04-22 | 中电投西安太阳能电力有限公司 | 基于硅纳米线绒面的异质结太阳能电池及其制备方法 |
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