一種碳硅異質結太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳硅異質結太陽能電池及其制備方法，該電池包括：硅襯底；鈍化層，其制作在硅襯底下表面，覆蓋硅襯底，為周期性開孔結構；第一電極，其制作在鈍化層下表面，覆蓋鈍化層，通過鈍化層的周期性開孔與硅襯底形成周期性接觸；第一非晶碳薄膜層，其制作在硅襯底上表面，覆蓋硅襯底；第二非晶碳薄膜層，其制作在第一非晶碳薄膜層上表面，覆蓋第一非晶碳薄膜層；第二電極，其制作在第二非晶碳薄膜層上表面，寬度小于第二非晶碳薄膜層。與傳統(tǒng)晶體硅電池相比，該電池可以更加有效的利用太陽光譜，該電池既可以獨立使用，也可以與目前的晶體硅電池組成機械疊層結構，從而提高晶體硅電池的效率，降低成本。
【專利說明】
一種碳硅異質結太陽能電池及其制備方法
技術領域
[0001]本專利涉及能源技術領域，尤其涉及一種碳硅異質結太陽能電池及其制備方法
【背景技術】
[0002]近幾年全世界環(huán)境污染、溫室效應等問題日趨嚴重，而且傳統(tǒng)能源儲量越來越少，價格越來越高，所以人類對清潔能源的需求越來越大，太陽能光伏發(fā)電作為一種清潔能源越來越受到人們的重視。目前，市場上銷售的太陽能光伏電池大部分是單晶硅和多晶硅太陽能電池，晶體硅材料的能帶寬度為1.12eV，截止波長為1107nm，因此不能有效利用太陽能光譜的紅外和紫外波段。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種碳硅異質結太陽能電池及其制備方法，該電池基于目前最成熟的晶體硅電池制造技術，在晶體硅襯底上制備兩層廉價的帶隙可調的非晶碳薄膜，構成PIN結構太陽能電池，非晶碳薄膜的帶隙可以在0.2到3eV之間進行調制，因此與傳統(tǒng)晶體硅電池相比，該碳硅異質結電池可以更加有效的利用太陽光譜。
[0004]本發(fā)明采用的技術方案是:
[0005]一種碳硅異質結太陽能電池，包括:
[0006]硅襯底；
[0007]鈍化層，其制作在硅襯底下表面，覆蓋硅襯底，為周期性開孔結構；
[0008]第一電極，其制作在鈍化層下表面，覆蓋鈍化層，通過鈍化層的周期性開孔與硅襯底形成周期性接觸；
[0009]第一非晶碳薄膜層，其制作在硅襯底上表面，覆蓋硅襯底；
[0010]第二非晶碳薄膜層，其制作在第一非晶碳薄膜層上表面，覆蓋第一非晶碳薄膜層；
[0011]第二電極，其制作在第二非晶碳薄膜層上表面，寬度小于第二非晶碳薄膜層。
[0012]進一步的，其中所述硅襯底為單晶硅或多晶硅材料，為P型或N型摻雜。
[0013]進一步的，其中所述鈍化層為Al203、Si02、SiNx和Ca2O3中的一種或多種的組合，其厚度小于1000納米。
[0014]進一步的，其中所述第一非晶碳薄膜層為本征摻雜;所述第二非晶碳薄膜層的摻雜類型與硅襯底相反，第二非晶碳薄膜層的能帶寬度大于第一非晶碳薄膜層。
[0015]一種碳硅異質結太陽能電池的制備方法，包括:
[0016]步驟1:在硅襯底上表面制備微納陷光結構；
[0017]步驟2:在硅襯底上表面制備第一非晶碳薄膜層；
[0018]步驟3:在第一非晶碳薄膜層上表面制備第二非晶碳薄膜層；
[0019]步驟4:在硅襯底下表面制備鈍化層；
[0020]步驟5:在第二非晶碳薄膜層上表面制備第二電極；
[0021 ]步驟6:在鈍化層下表面制備第一電極；
[0022]步驟7:使鈍化層形成周期性開孔結構的同時使第一電極通過開孔與硅襯底形成周期性接觸。
[0023]進一步的，其中步驟I的微納陷光結構的制備采用的是化學溶液腐蝕或等離子體刻蝕的方法。
[0024]進一步的，其中步驟2的第一非晶碳薄膜層以及步驟3的第二非晶碳薄膜層的制備采用的是原子層沉積、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、磁控濺射、噴涂或旋涂的方法，該第一、第二非晶碳薄膜層制備完成后，采用化學溶液對其進行化學處理。
[0025]進一步的，其中步驟4的鈍化層的制備采用的是原子層沉積、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、磁控濺射、噴涂或旋涂的方法。
[0026]進一步的，其中步驟5的第二電極的制備和步驟6的第一電極的制備采用的是電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、磁控濺射、電鍍、化學鍍、絲網印刷、噴涂或旋涂的方法。
[0027]進一步的，其中步驟7的使鈍化層形成周期性開孔結構采用的是用脈沖或連續(xù)激光對第一電極進行周期選擇性輻照的方法，使第一電極被激光輻照部分熔融燒穿鈍化層然后冷卻，從而使第一電極通過開孔與硅襯底形成周期性接觸。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:與傳統(tǒng)晶體硅電池相比，該電池可以更加有效的利用太陽光譜，該電池既可以獨立使用，也可以與目前的晶體硅電池組成機械疊層結構，從而提高晶體硅電池的效率，降低成本。
【附圖說明】
[0029]圖1是提供的一種碳硅異質結太陽能電池的結構示意圖
[0030]圖2是本發(fā)明實施例中提供的一種碳硅異質結太陽能電池的制備方法流程圖
【具體實施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0032]圖1示出了本發(fā)明實施例中提供的一種碳硅異質結太陽能電池的結構示意圖。如圖1所示，該碳硅異質結太陽能電池包括:
[0033]—硅襯底I，硅襯底為單晶硅或多晶硅材料，為P型或N型摻雜；
[0034]—鈍化層2，其制作在硅襯底I下表面，覆蓋硅襯底1，為周期性開孔結構，該鈍化層的材料為Al203、Si02、SiNx和Ca2O3中的一種或多種的組合，其厚度小于1000納米；
[0035]—第一電極3，其制作在鈍化層2下表面，覆蓋鈍化層2，通過鈍化層2的周期性開孔與硅襯底I形成周期性接觸；
[0036]—第一非晶碳薄膜層4，其制作在硅襯底I上表面，覆蓋硅襯底I，為本征摻雜；
[0037]一第二非晶碳薄膜層5，其制作在第一非晶碳薄膜層4上表面，覆蓋第一非晶碳薄膜層4，摻雜類型與硅襯底I相反，第二非晶碳薄膜層5的能帶寬度大于第一非晶碳薄膜層4;
[0038]一第二電極6，其制作在第二非晶碳薄膜層5上表面，寬度小于第二非晶碳薄膜層5。
[0039]圖2示出了本發(fā)明實施例中提供的一種碳硅異質結太陽能電池的制備方法，該方法包含以下步驟:
[0040]步驟I:在硅襯底I上表面采用硝酸等酸性或氫氧化鈉等堿性化學溶液腐蝕或等離子體刻蝕方法制備微納陷光結構，使硅襯底I的上表面形成微米或納米量級的隨機或規(guī)則的微小金字塔結構或堅錐結構或棒狀結構或孔結構，從而減少碳硅異質結太陽能電池上表面對入射光的反射；
[0041]步驟2:在硅襯底I上表面采用原子層沉積、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、磁控濺射、噴涂或旋涂的方法制備第一非晶碳薄膜層4，該薄膜層制備完成后，采用硝酸、鹽酸等化學溶液對其進行化學處理；
[0042]步驟3:在第一非晶碳薄膜層4上表面采用原子層沉積、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、磁控濺射、噴涂或旋涂的方法制備第二非晶碳薄膜層5，該薄膜層制備完成后，采用硝酸、鹽酸等化學溶液對其進行化學處理；
[0043]步驟4:在硅襯底I下表面采用原子層沉積、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、磁控濺射、噴涂或旋涂的方法制備鈍化層2;
[0044]步驟5:在第二非晶碳薄膜層5上表面采用電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、磁控濺射、電鍍、化學鍍、絲網印刷、噴涂或旋涂的方法制備第二電極6 ；
[0045]步驟6:在鈍化層2下表面采用電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、磁控濺射、電鍍、化學鍍、絲網印刷、噴涂或旋涂的方法制備第一電極3 ；
[0046]步驟7:用脈沖或連續(xù)激光對第一電極進行周期選擇性輻照，使第一電極被激光輻照部分熔融燒穿鈍化層2然后冷卻，從而使鈍化層2形成周期性開孔結構，同時使第一電極通過開孔與硅襯底I形成周期性接觸。
【主權項】
1.一種碳硅異質結太陽能電池，其特征是，包括: 硅襯底； 鈍化層，其制作在硅襯底下表面，覆蓋硅襯底，為周期性開孔結構； 第一電極，其制作在鈍化層下表面，覆蓋鈍化層，通過鈍化層的周期性開孔與硅襯底形成周期性接觸； 第一非晶碳薄膜層，其制作在硅襯底上表面，覆蓋硅襯底； 第二非晶碳薄膜層，其制作在第一非晶碳薄膜層上表面，覆蓋第一非晶碳薄膜層； 第二電極，其制作在第二非晶碳薄膜層上表面，寬度小于第二非晶碳薄膜層。2.根據權利要求1所述的碳硅異質結太陽能電池，其特征是:其中所述硅襯底為單晶硅或多晶硅材料，為P型或N型摻雜。3.根據權利要求1所述的碳硅異質結太陽能電池，其特征是:其中所述鈍化層為A1203、Si02、SiNx和Ca2O3中的一種或多種的組合，其厚度小于1000納米。4.根據權利要求1所述的碳硅異質結太陽能電池，其特征是:其中所述第一非晶碳薄膜層為本征摻雜;所述第二非晶碳薄膜層的摻雜類型與硅襯底相反，第二非晶碳薄膜層的能帶寬度大于第一非晶碳薄膜層。5.—種碳硅異質結太陽能電池的制備方法，其特征是，包括: 步驟I:在硅襯底上表面制備微納陷光結構； 步驟2:在硅襯底上表面制備第一非晶碳薄膜層； 步驟3:在第一非晶碳薄膜層上表面制備第二非晶碳薄膜層； 步驟4:在硅襯底下表面制備鈍化層； 步驟5:在第二非晶碳薄膜層上表面制備第二電極； 步驟6:在鈍化層下表面制備第一電極； 步驟7:使鈍化層形成周期性開孔結構的同時使第一電極通過開孔與硅襯底形成周期性接觸。6.根據權利要求5所述的碳硅異質結太陽能電池的制備方法，其特征是:其中步驟I的微納陷光結構的制備采用的是化學溶液腐蝕或等離子體刻蝕的方法。7.根據權利要求5所述的碳硅異質結太陽能電池的制備方法，其特征是:其中步驟2的第一非晶碳薄膜層以及步驟3的第二非晶碳薄膜層的制備采用的是原子層沉積、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、磁控濺射、噴涂或旋涂的方法，該第一、第二非晶碳薄膜層制備完成后，采用化學溶液對其進行化學處理。8.根據權利要求5所述的碳硅異質結太陽能電池的制備方法，其特征是:其中步驟4的鈍化層的制備采用的是原子層沉積、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、磁控濺射、噴涂或旋涂的方法。9.根據權利要求5所述的碳硅異質結太陽能電池的制備方法，其特征是:其中步驟5的第二電極的制備和步驟6的第一電極的制備采用的是電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、磁控濺射、電鍍、化學鍍、絲網印刷、噴涂或旋涂的方法。10.根據權利要求5所述的碳硅異質結太陽能電池的制備方法，其特征是:其中步驟7的使鈍化層形成周期性開孔結構采用的是用脈沖或連續(xù)激光對第一電極進行周期選擇性輻照的方法，使第一電極被激光輻照部分熔融燒穿鈍化層然后冷卻，從而使第一電極通過開孔與硅襯底形成周期性接觸。
【文檔編號】H01L31/20GK105957910SQ201610286852
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】邢宇鵬, 丁窮, 楊正春, 張楷亮, 趙金石
【申請人】天津理工大學