本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片及其制備方法和硅太陽(yáng)能電池。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油、天然氣等化石燃料的快速消耗，使得世界的能源需求供給日益緊張，嚴(yán)重制約著各國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，由于化石燃料的過度開發(fā)使用和社會(huì)的高度工業(yè)化，溫室效應(yīng)和霧霾等環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，人們的生產(chǎn)生活也受到嚴(yán)重影響。

為了解決這一問題，開發(fā)和利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源成為了大家共同的選擇。其中，太陽(yáng)能作為最環(huán)保、清潔、無污染的綠色能源，儲(chǔ)量巨大，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉础?/p>

太陽(yáng)能電池主要通過光伏效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，是利用太陽(yáng)能最為有效的方式之一。目前市場(chǎng)上的太陽(yáng)能電池中，硅基太陽(yáng)能電池是應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也是最為成熟的，雖然其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，但在制備工藝中，仍存在耗能污染多，成本高昂，光電轉(zhuǎn)換效率有望進(jìn)一步提高等問題，因此限制了其大規(guī)模商業(yè)化的生產(chǎn)。

所以，對(duì)于太陽(yáng)能電池來說，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低成本一直是其研究的重點(diǎn)，而減少電池表面對(duì)入射光的反射和增加入射光的吸收是提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要手段。傳統(tǒng)的減反射措施主要有兩種：一種是在硅襯底表面制備一層減反膜，如tiox、sinx等減反膜，來增加光的吸收能力；另一種則是用刻蝕法在硅襯底表面構(gòu)造一些硅微納結(jié)構(gòu)，利用光的多次反射，增加光吸收的路徑，來提高其陷光能力。前者一般需要復(fù)雜的設(shè)備，工藝繁雜，制備成本高。而后者在常溫下就可以進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單，易操作，成本低廉，而且刻蝕的硅片具有較好的減反射效果，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

目前，在太陽(yáng)能電池的絨面制備工藝中，傳統(tǒng)的方法主要是利用堿與醇的混合溶液對(duì)單晶硅晶面進(jìn)行各向異性腐蝕，在硅片表面形成“金字塔”狀的絨面。這種絨面結(jié)構(gòu)，與平面硅相比，提高了硅片表面的比表面積，有效地降低了光的反射率，從而增強(qiáng)了對(duì)光的吸收能力。但是目前通過這種方法制備的“金字塔”結(jié)構(gòu)的反射率依然很高，平均反射率在10％以上。因此，如何降低硅片的反射率是需要攻克的一技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種具有絨面結(jié)構(gòu)的單晶硅片及其制備方法，以解決現(xiàn)有單晶硅片絨面對(duì)太陽(yáng)光的反射率高的技術(shù)問題。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種硅太陽(yáng)能電池，以解決現(xiàn)有硅太陽(yáng)能電池由于對(duì)太陽(yáng)光的反射率高，而導(dǎo)致對(duì)太陽(yáng)光的利用率低，同時(shí)短路電流密度和電池的轉(zhuǎn)換效率低的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一方面，提供了一種單晶硅片絨面結(jié)構(gòu)的制備方法。所述制備方法包括如下步驟：

將單晶硅片進(jìn)行表面清洗處理后，置于第一刻蝕液中進(jìn)行刻蝕處理，使所述單晶硅片表面形成分布有若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面；

將刻蝕有所述絨面的所述單晶硅片經(jīng)酸液清洗處理后，采用氫氟酸溶液進(jìn)行氫化處理；

再將經(jīng)氫化處理后的所述單晶硅片的所述絨面上鍍銀層；

將鍍有所述銀層的所述單晶硅片在保護(hù)氣氛中進(jìn)行退火處理，使得銀層形成非連續(xù)的銀納米顆粒，且所述銀納米顆粒分布并結(jié)合在所述絨面上；

將經(jīng)退火處理后的所述單晶硅片置于第二刻蝕液中進(jìn)行刻蝕處理，在所述絨面上形成納米孔結(jié)構(gòu)，然后除去銀納米顆粒。

本發(fā)明的另一方面，提供了一種單晶硅片。所述單晶硅片的表面為經(jīng)刻蝕處理形成的分布有若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面，并且在所述金字塔結(jié)構(gòu)的絨面上分布有納米孔結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的又一方面，提供了一種硅太陽(yáng)能電池。所述硅太陽(yáng)能電池包含被鈍化處理后的n型單晶硅片，所述n型單晶硅片為本發(fā)明制備方法制備的單晶硅片或?yàn)楸景l(fā)明單晶硅片，在所述單晶硅片的開設(shè)有納米孔結(jié)構(gòu)的金字塔結(jié)構(gòu)絨面上涂設(shè)有pedot:pss層，在所述pedot:pss層外表面結(jié)合有正極層；在所述n型單晶硅片的涂設(shè)有pedot:pss層所述絨面的相背對(duì)的表面上結(jié)合有負(fù)極層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明單晶硅片絨面結(jié)構(gòu)的制備方法能夠使得單晶硅片形成的絨面具有更大的比表面積，而且具有更佳的反射太陽(yáng)光的角度，更低的光反射率，從而增強(qiáng)了硅片表面對(duì)太陽(yáng)光的利用率。另外，本發(fā)明制備方法重復(fù)性好、工藝穩(wěn)定，制備的單晶硅片絨面結(jié)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)光的低反射率這一特性穩(wěn)定，而且操作容易，成本低，得到的納米孔均勻，從而保證了結(jié)構(gòu)更高的減反射性能。

本發(fā)明單晶硅片在分布有若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面上還設(shè)有納米孔結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的絨面比表面積大，納米孔均勻，其具有更佳的反射太陽(yáng)光的角度，從而具有更低的光反射率，對(duì)太陽(yáng)光的利用率高。

本發(fā)明硅太陽(yáng)能電池由于含有本發(fā)明單晶硅片，因此，本發(fā)明硅太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光的利用率高，從而使得本發(fā)明硅太陽(yáng)能電池的短路電流密度和光電轉(zhuǎn)換效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例單晶硅片絨面sem圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例單晶硅片絨面結(jié)構(gòu)的制備方法流程圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施單晶硅片刻蝕形成若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面sem圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施單晶硅片刻蝕形成若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面上鍍有非連續(xù)銀納米顆粒的sem圖；

圖5是實(shí)施例11中硅金字塔-納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片與對(duì)比例1中提供的傳統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)絨面的單晶硅片的太陽(yáng)光反射率對(duì)比圖；

圖6是實(shí)施例21提供的硅太陽(yáng)能電池與對(duì)比例1提供的硅太陽(yáng)能電池的j-v曲線圖；

圖7是實(shí)施例21提供的硅太陽(yáng)能電池與對(duì)比例1提供的硅太陽(yáng)能電池的外量子效率圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例與附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)太陽(yáng)光反射率低的單晶硅片。所述單晶硅片表面為經(jīng)刻蝕處理形成的分布有若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面，并且在所述金字塔結(jié)構(gòu)的絨面上分布有納米孔結(jié)構(gòu)，其絨面結(jié)構(gòu)如圖1所示。這樣，所述單晶硅片在分布有若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面上還設(shè)有納米孔結(jié)構(gòu)，從而使得該結(jié)構(gòu)的絨面比表面積大，納米孔均勻，其具有更佳的反射太陽(yáng)光的角度，從而具有更低的光反射率，對(duì)太陽(yáng)光的利用率高。

其中，在一實(shí)施例中，所述金字塔結(jié)構(gòu)的尺寸為1-8μm。通過對(duì)金字塔結(jié)構(gòu)尺寸的控制，使得絨面結(jié)構(gòu)具有大的比表面積，同時(shí)具有特定的尺寸，以使得絨面結(jié)構(gòu)具有更佳的反射太陽(yáng)光的角度，從而具有更低的太陽(yáng)光反射率。另外，所述金字塔結(jié)構(gòu)的絨面可以按照常規(guī)的工藝制備獲得，具體可以參照下文單晶硅片的制備方法制備金字塔結(jié)構(gòu)的絨面。

在上述金字塔結(jié)構(gòu)的絨面上進(jìn)一步刻蝕納米孔結(jié)構(gòu)，有效增大絨面比表面積的基礎(chǔ)上，納米孔結(jié)構(gòu)與金字塔結(jié)構(gòu)相組合進(jìn)一步改善了絨面對(duì)太陽(yáng)光的反射角度，從而進(jìn)一步降低絨面對(duì)太陽(yáng)光的反射率。

因此，上述單晶硅片通過絨面上刻蝕形成的金字塔結(jié)構(gòu)和納米孔結(jié)構(gòu)的共同作用，使得上述單晶硅片絨面具有較大的比表面積。進(jìn)一步通過對(duì)金字塔結(jié)構(gòu)和納米孔結(jié)構(gòu)的尺寸特別是納米孔結(jié)構(gòu)的尺寸控制，使得該絨面結(jié)構(gòu)具有更佳的反射太陽(yáng)光的角度，從而具有更低的太陽(yáng)光反射率。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種關(guān)于上文所述單晶硅片的制備方法。該制備方法流程如圖2所示，同時(shí)請(qǐng)參見單晶硅片絨面結(jié)構(gòu)圖1、圖3和圖4，具體包括如下步驟：

s01.對(duì)單晶硅片表面刻蝕形成分布有金字塔結(jié)構(gòu)的絨面：將單晶硅片進(jìn)行表面清洗處理后，置于第一刻蝕液中進(jìn)行刻蝕處理，使所述單晶硅片表面形成分布有若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面；

s02.對(duì)絨面進(jìn)行氫化處理：將步驟s01中制備的有所述絨面的所述單晶硅片經(jīng)酸液清洗處理后，采用氫氟酸溶液進(jìn)行氫化處理；

s03.在絨面鍍銀層：在步驟s02中將經(jīng)氫化處理后的所述單晶硅片的所述絨面上鍍銀層；

s04.對(duì)銀層進(jìn)行退火處理：將步驟s03中鍍有所述銀層的所述單晶硅片在保護(hù)氣氛中進(jìn)行退火處理，使得銀層形成非連續(xù)的銀納米顆粒，且所述銀納米顆粒分布并結(jié)合在所述絨面上；

s05.對(duì)絨面進(jìn)行二次刻蝕處理形成納米孔結(jié)構(gòu)：將步驟s04中經(jīng)退火處理后的所述單晶硅片置于第二刻蝕液中進(jìn)行刻蝕處理，在所述絨面上形成納米孔結(jié)構(gòu)，然后除去銀納米顆粒。

具體地，上述步驟s01單晶硅片可以是硅太陽(yáng)能電池常用的單晶硅片，如電阻率為1.5～2.6ω.cm的n型單晶硅片，并將其切成2x2cm尺寸的n型單晶硅片。對(duì)所述單晶硅片表面的清洗處理目的是為了除去單晶硅片表面的雜質(zhì)，以便后續(xù)的刻蝕處理。因此，只要是能夠有效除去單晶硅片表面雜質(zhì)的所有清洗方法均在本發(fā)明的公開范圍，如在一實(shí)施例中，所述清洗處理是將切好的單晶硅片在丙酮、無水乙醇、去離子水中常溫下依次各超聲15min，然后再用去離子水充分沖洗，再用氮?dú)獯蹈蓚溆谩?/p>

該步驟s01中的第一刻蝕液是為了在單晶硅片表面刻蝕出有若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面，刻蝕形成若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面sem圖如圖3所示。因此，在一實(shí)施例中，所述第一刻蝕液含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％-3％的氫氧化鈉和體積分?jǐn)?shù)為5％-8％的異丙醇。在具體實(shí)施例中，溶質(zhì)可以僅僅為氫氧化鈉和異丙醇，溶劑可以是常規(guī)刻蝕液所用的溶劑。在所述第一刻蝕液的基礎(chǔ)上，在另一實(shí)施例中，采用所述第一刻蝕液的刻蝕處理的溫度為75℃～85℃，如80℃，時(shí)間為25～40min，如30min。通過對(duì)第一刻蝕液的成分種類和含量的控制，同時(shí)對(duì)刻蝕溫度和時(shí)間等刻蝕條件的控制，使得單晶硅片表面被刻蝕形成分布有若干金字塔結(jié)構(gòu)的絨面。如在具體實(shí)施例中，所述金字塔結(jié)構(gòu)的底部界面尺寸為1-8μm。通過對(duì)第一刻蝕液的成分種類和含量的控制，同時(shí)對(duì)刻蝕溫度和時(shí)間等刻蝕條件的控制，如將刻蝕溫度設(shè)定為80℃，刻蝕時(shí)間為30min，可以間接對(duì)金字塔結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)進(jìn)行控制，使得單晶硅片絨面具有大的比表面積和特定的反射光角度，從而降低對(duì)太陽(yáng)光的反射率。

上述步驟s02中，將單晶硅片采用酸液清洗處理可以是但不僅僅是采用稀鹽酸處理，以除去上述步驟s01中殘留的第一刻蝕液。其中，稀鹽酸溶液的濃度可以是常規(guī)的稀鹽酸溶液濃度，如質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于20％的鹽酸。一實(shí)施例中，稀鹽酸處理單晶硅片的時(shí)間為20min，如可以伴隨超聲處理。

待稀鹽酸處理后，氫氟酸溶液對(duì)單晶硅片特別是其絨面的氫化處理是為去除硅表面的sio2層。其中，一實(shí)施例中，氫氟酸溶液的濃度可以是3-8wt％，如5wt％。一實(shí)施例中，該濃度的氫氟酸溶液氫化處理單晶硅片的時(shí)間為3-10min，如5min。

待氫化處理完畢后，可以進(jìn)一步采用如去離子水進(jìn)行清洗，除去單晶硅片表面殘留的氫氟酸溶液。后用氮?dú)獯蹈蓚溆谩?/p>

上述步驟s03中，在絨面鍍銀層的方法可以采用常規(guī)的方法，如采用真空熱蒸發(fā)蒸鍍，當(dāng)然也可以采用其他方法鍍銀。在一實(shí)施例中，所鍍銀層的厚度為15～30nm。通過對(duì)銀層厚度的控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述步驟s04中銀納米顆粒的粒徑的控制，從而最終控制上述步驟s05中刻蝕形成的納米孔結(jié)構(gòu)分布和大小。

上述步驟s04中，銀層在保護(hù)氣氛中退火處理過程中，由于銀層受熱熔融，從而形成若干非連續(xù)的銀納米顆粒，并結(jié)合在絨面上，如結(jié)合在金字塔結(jié)構(gòu)的絨面上，其鍍有非連續(xù)的銀納米顆粒的絨面的sem圖如圖4所示。在一實(shí)施例中，所述退火處理是在溫度為350℃-400℃熱處理時(shí)間為15～30min后冷卻。經(jīng)測(cè)定，經(jīng)過退火處理后形成的銀納米顆粒的粒徑為100-400nm。另外，保護(hù)氣氛保護(hù)銀在退火中的穩(wěn)定性，如不被氧化，因此，在一實(shí)施例中，該保護(hù)氣氛為但不限于氮?dú)夥諊?/p>

上述步驟s05中，表面分別并結(jié)合有非連續(xù)的銀納米顆粒的單晶硅片在第二刻蝕液中進(jìn)行刻蝕處理過程中，銀納米顆粒起到催化作用，利用金屬離子輔助化學(xué)刻蝕法以刻蝕出納米孔結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，所述第二刻蝕液包含0.05m/l的硝酸鐵和4.8m/l的氫氟酸，且所述第二刻蝕液的刻蝕處理的時(shí)間為0.5-10min，刻蝕的溫度可以是常溫。經(jīng)測(cè)定，刻蝕形成的所述納米孔的孔徑為50-400nm，深度為100-700nm。通過對(duì)第二刻蝕液的成分和含量以及對(duì)刻蝕條件的控制，使得刻蝕形成的納米孔具有特定的尺寸，從而一方面納米孔結(jié)構(gòu)與金字塔結(jié)構(gòu)可以起到協(xié)同作用，使得上述單晶硅片絨面具有大的比表面積；另一方面，使得該絨面結(jié)構(gòu)具有更佳的反射太陽(yáng)光的角度，以具有更低的太陽(yáng)光反射率。

待經(jīng)第二刻蝕液刻蝕完畢后，將絨面刻蝕有納米孔結(jié)構(gòu)的單晶硅片上的納米銀顆粒進(jìn)行除去，從而獲得如圖1所述絨面結(jié)構(gòu)的單晶硅片。在一實(shí)施例中，除去納米銀顆粒的方法為：將刻蝕有納米孔結(jié)構(gòu)的單晶硅片放入稀硝酸中進(jìn)行浸泡處理以除去納米銀顆粒。如超聲30min，再浸泡2h，取出后再用去離子水沖洗干凈，最后用氮?dú)獯蹈伞?/p>

因此，上述單晶硅片絨面結(jié)構(gòu)的制備方法能夠使得單晶硅片形成的絨面具有更大的比表面積，而且具有更佳的反射太陽(yáng)光的角度，從而具有更低的光反射率，從而增強(qiáng)了硅片表面對(duì)太陽(yáng)光的利用率。另外，上述制備方法重復(fù)性好、工藝穩(wěn)定，制備的單晶硅片絨面結(jié)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)光的低反射率這一特性穩(wěn)定，而且操作容易，成本低，得到的納米孔均勻，從而保證了結(jié)構(gòu)更高的減反射性能。

再一方面，在上文具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片及其制備方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種硅太陽(yáng)能電池。所述硅太陽(yáng)能電池包含被鈍化處理后的n型單晶硅片，所述n型單晶硅片為由上文制備方法制備的單晶硅片或?yàn)樯衔膯尉Ч杵?，在所述單晶硅片的開設(shè)有納米孔結(jié)構(gòu)的金字塔結(jié)構(gòu)絨面上涂設(shè)有pedot:pss層，在所述pedot:pss層外表面結(jié)合有正極層；在所述n型單晶硅片的涂設(shè)有pedot:pss層所述絨面的相背對(duì)的表面上結(jié)合有負(fù)極層。

其中，n型單晶硅片的被鈍化處理方法可以是但不僅僅為將該結(jié)構(gòu)的硅片放入5％hf溶液中氫化5min后，再用hno3鈍化硅片，最后去離子水沖洗幾遍后用氮?dú)獯蹈?。其中，hno3濃度為5％～20％，鈍化時(shí)間為1～10s。

在一實(shí)施例中，上述pedot:pss層的厚度為20-200nm。在另一實(shí)施例中，pedot:pss層中含5％的dmso和1％的tritonx-100。該pedot:pss層制備方法可以但不僅僅為：將pedot:pss溶液采用勻膠機(jī)旋涂，再將硅片轉(zhuǎn)移到手套箱中用140℃退火15min；其中，旋涂的速度為1500-3000轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間為但不僅僅為1min。

上述正極層可以是硅太陽(yáng)能電池常規(guī)的正極層，如銀柵電極，該正極可以采用常規(guī)的形成方式形成于pedot:pss層外面上。在一實(shí)施例中，該正極層如銀柵電極的厚度為100-300nm。

上述負(fù)極層可以是硅太陽(yáng)能電池常規(guī)的負(fù)極層，如鋁電極，該負(fù)極可以采用常規(guī)的形成方式形成于在所述n型單晶硅片的涂設(shè)有pedot:pss層所述絨面的相背對(duì)的表面上，也即是形成于n型單晶硅片行業(yè)俗稱的背面上。在一實(shí)施例中，該負(fù)極層如鋁電極的厚度為100-300nm。

由于上述硅太陽(yáng)能電池含有本發(fā)明單晶硅片，因此，上述硅太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光的利用率高，從而使得上述硅太陽(yáng)能電池的短路電流密度和光電轉(zhuǎn)換效率高。

現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片及其制備方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

1.具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片實(shí)施例

實(shí)施例11

本發(fā)明提供一種具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片及其制備方法。

具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片按照如下方法制備：

s11.用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％的氫氧化鈉和體積分?jǐn)?shù)為5％異丙醇配置好刻蝕溶液，然后將清洗好的2x2cm單晶硅片借助一個(gè)聚氟乙烯夾具浸泡在刻蝕溶液中，通過80℃的水浴加熱30min后，便可刻蝕出“金字塔”的絨面結(jié)構(gòu)；

s12.再將步驟s11刻蝕處理的單晶硅片在稀鹽酸中超聲20min，去離子水沖洗3遍去除表面殘留的氫氧化鈉和鹽酸，然后將硅片放入5％氫氟酸中氫化5min去除表面的氧化硅，最后用去離子水沖洗再用氮?dú)獯蹈桑?/p>

s13.利用真空熱蒸發(fā)設(shè)備在步驟s12氫化后的單晶硅片表面蒸鍍一層30nm的銀層；

s14.然后將步驟s13鍍銀單晶硅片轉(zhuǎn)移到具有氮?dú)夥諊氖痔紫渲校?00℃下加熱20min，退火冷卻后，在硅片的表面形成一層粒徑在200～400nm之間非連續(xù)的銀納米顆粒；

s15.再將步驟s14退火冷卻后的單晶硅片放入到4.8m/l氫氟酸和0.05m/l硝酸鐵的混合溶液中反應(yīng)1min，利用金屬離子輔助化學(xué)刻蝕法在“金字塔”的結(jié)構(gòu)上制備納米孔結(jié)構(gòu)，然后將單晶硅片放入到稀硝酸中超聲30min，再浸泡2h，取出后用去離子水沖洗干凈再用氮?dú)獯蹈桑纯傻玫焦杞鹱炙?納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片。

將實(shí)施例11中步驟s11制備的刻蝕有“金字塔”的絨面結(jié)構(gòu)的單晶硅片進(jìn)行sem觀察，其絨面結(jié)構(gòu)的sem圖如圖3所示，其表面分布有很多均勻、大小相似的金字塔。

將實(shí)施例11中步驟s14制備的結(jié)合有非連續(xù)的銀納米顆粒的單晶硅片進(jìn)行sem觀察，其結(jié)合有非連續(xù)的銀納米顆粒絨面結(jié)構(gòu)的sem圖如圖4所示，在金字塔結(jié)構(gòu)上形成一層非連續(xù)的銀納米顆粒。

將實(shí)施例11中步驟s15處理后的單晶硅片進(jìn)行sem觀察，硅金字塔-納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片的絨面結(jié)構(gòu)如圖1所示，這種絨面結(jié)構(gòu)是在金字塔結(jié)構(gòu)上刻蝕納米孔形成的，具有更大的比表面積。

實(shí)施例12

本發(fā)明提供一種具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片及其制備方法。

具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片按照如下方法制備：

s21.用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％的氫氧化鈉和體積分?jǐn)?shù)為5％異丙醇配置好刻蝕溶液，然后將清洗好的2x2cm單晶硅片借助一個(gè)聚氟乙烯夾具浸泡在刻蝕溶液中，通過80℃的水浴加熱30min后，便可刻蝕出“金字塔”的絨面結(jié)構(gòu)；

s22.再將步驟s21刻蝕處理的單晶硅片在稀鹽酸中超聲20min，去離子水沖洗3遍去除表面殘留的氫氧化鈉和鹽酸，然后將硅片放入5％氫氟酸中氫化5min去除表面的氧化硅，最后用去離子水沖洗再用氮?dú)獯蹈桑?/p>

s23.利用真空熱蒸發(fā)設(shè)備在步驟s22氫化后的單晶硅片表面蒸鍍一層30nm的銀層；

s24.然后將步驟s23鍍銀單晶硅片轉(zhuǎn)移到具有氮?dú)夥諊氖痔紫渲校?00℃下加熱20min，退火冷卻后，在硅片的表面形成一層粒徑在200～400nm之間非連續(xù)的銀納米顆粒；

s25.再將步驟s24退火冷卻后的單晶硅片放入到4.8m/l氫氟酸和0.05m/l硝酸鐵的混合溶液中反應(yīng)3min，利用金屬離子輔助化學(xué)刻蝕法在“金字塔”的結(jié)構(gòu)上制備納米孔結(jié)構(gòu)，然后將單晶硅片放入到稀硝酸中超聲30min，再浸泡2h，取出后用去離子水沖洗干凈再用氮?dú)獯蹈桑纯傻玫焦杞鹱炙?納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片。

實(shí)施例13

本發(fā)明提供一種具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片及其制備方法。

具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片按照如下方法制備：

s31.用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％的氫氧化鈉和體積分?jǐn)?shù)為5％異丙醇配置好刻蝕溶液，然后將清洗好的2x2cm單晶硅片借助一個(gè)聚氟乙烯夾具浸泡在刻蝕溶液中，通過80℃的水浴加熱30min后，便可刻蝕出“金字塔”的絨面結(jié)構(gòu)；

s32.再將步驟s31刻蝕處理的單晶硅片在稀鹽酸中超聲20min，去離子水沖洗3遍去除表面殘留的氫氧化鈉和鹽酸，然后將硅片放入5％氫氟酸中氫化5min去除表面的氧化硅，最后用去離子水沖洗再用氮?dú)獯蹈桑?/p>

s33.利用真空熱蒸發(fā)設(shè)備在步驟s32氫化后的單晶硅片表面蒸鍍一層30nm的銀層；

s34.然后將步驟s33鍍銀單晶硅片轉(zhuǎn)移到具有氮?dú)夥諊氖痔紫渲?，?00℃下加熱20min，退火冷卻后，在硅片的表面形成一層粒徑在200～400nm之間非連續(xù)的銀納米顆粒；

s35.再將步驟s34退火冷卻后的單晶硅片放入到4.8m/l氫氟酸和0.05m/l硝酸鐵的混合溶液中反應(yīng)5min，利用金屬離子輔助化學(xué)刻蝕法在“金字塔”的結(jié)構(gòu)上制備納米孔結(jié)構(gòu)，然后將單晶硅片放入到稀硝酸中超聲30min，再浸泡2h，取出后用去離子水沖洗干凈再用氮?dú)獯蹈?，即可得到硅金字?納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片。

實(shí)施例14

本發(fā)明提供一種具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片及其制備方法。

具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片按照如下方法制備：

s41.用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％的氫氧化鈉和體積分?jǐn)?shù)為5％異丙醇配置好刻蝕溶液，然后將清洗好的2x2cm單晶硅片借助一個(gè)聚氟乙烯夾具浸泡在刻蝕溶液中，通過80℃的水浴加熱30min后，便可刻蝕出“金字塔”的絨面結(jié)構(gòu)；

s42.再將步驟s41刻蝕處理的單晶硅片在稀鹽酸中超聲20min，去離子水沖洗3遍去除表面殘留的氫氧化鈉和鹽酸，然后將硅片放入5％氫氟酸中氫化5min去除表面的氧化硅，最后用去離子水沖洗再用氮?dú)獯蹈桑?/p>

s43.利用真空熱蒸發(fā)設(shè)備在步驟s42氫化后的單晶硅片表面蒸鍍一層30nm的銀層；

s44.然后將步驟s43鍍銀單晶硅片轉(zhuǎn)移到具有氮?dú)夥諊氖痔紫渲?，?00℃下加熱20min，退火冷卻后，在硅片的表面形成一層粒徑在200～400nm之間非連續(xù)的銀納米顆粒；

s45.再將步驟s44退火冷卻后的單晶硅片放入到4.8m/l氫氟酸和0.05m/l硝酸鐵的混合溶液中反應(yīng)7min，利用金屬離子輔助化學(xué)刻蝕法在“金字塔”的結(jié)構(gòu)上制備納米孔結(jié)構(gòu)，然后將單晶硅片放入到稀硝酸中超聲30min，再浸泡2h，取出后用去離子水沖洗干凈再用氮?dú)獯蹈?，即可得到硅金字?納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片。

實(shí)施例15

本發(fā)明提供一種具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片及其制備方法。

具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片按照如下方法制備：

s51.用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％的氫氧化鈉和體積分?jǐn)?shù)為5％異丙醇配置好刻蝕溶液，然后將清洗好的2x2cm單晶硅片借助一個(gè)聚氟乙烯夾具浸泡在刻蝕溶液中，通過80℃的水浴加熱30min后，便可刻蝕出“金字塔”的絨面結(jié)構(gòu)；

s52.再將步驟s51刻蝕處理的單晶硅片在稀鹽酸中超聲20min，去離子水沖洗3遍去除表面殘留的氫氧化鈉和鹽酸，然后將硅片放入5％氫氟酸中氫化5min去除表面的氧化硅，最后用去離子水沖洗再用氮?dú)獯蹈桑?/p>

s53.利用真空熱蒸發(fā)設(shè)備在步驟s52氫化后的單晶硅片表面蒸鍍一層30nm的銀層；

s54.然后將步驟s53鍍銀單晶硅片轉(zhuǎn)移到具有氮?dú)夥諊氖痔紫渲校?00℃下加熱20min，退火冷卻后，在硅片的表面形成一層粒徑在200～400nm之間非連續(xù)的銀納米顆粒；

s55.再將步驟s54退火冷卻后的單晶硅片放入到4.8m/l氫氟酸和0.05m/l硝酸鐵的混合溶液中反應(yīng)10min，利用金屬離子輔助化學(xué)刻蝕法在“金字塔”的結(jié)構(gòu)上制備納米孔結(jié)構(gòu)，然后將硅片放入到稀硝酸中超聲30min，再浸泡2h，取出后用去離子水沖洗干凈再用氮?dú)獯蹈?，即可得到硅金字?納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片。

2.硅太陽(yáng)能電池實(shí)施例

實(shí)施例21

本實(shí)施例提供了一種硅太陽(yáng)能電池，其包括上述實(shí)施例11提供的具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片，在所述單晶硅片正面依次層疊有pedot:pss層和銀柵電極，在所述單晶硅片背面結(jié)合有鋁電極。

本實(shí)施例硅太陽(yáng)能電池按照如下方法制備：

將上述實(shí)施例11單晶硅片放入5％hf中氫化5min，在10％hno3中鈍化3s，用去離子水沖洗幾遍后用氮?dú)獯蹈?；然后在單晶硅片正面?000轉(zhuǎn)/分鐘旋涂一層pedot:pss薄膜，旋涂時(shí)間為1min，然后轉(zhuǎn)移到手套箱中140℃退火15min，再用真空熱蒸發(fā)方法通過掩膜版在硅片的正面蒸鍍一層200nm的銀柵電極，在單晶硅片背面蒸鍍一層200nm的鋁電極，這樣就得到基于該結(jié)構(gòu)的硅/pedot:pss雜化太陽(yáng)能電池。

實(shí)施例22

本實(shí)施例提供了一種硅太陽(yáng)能電池，其包括上述實(shí)施例12提供的具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片，在所述單晶硅片正面依次層疊有pedot:pss層和銀柵電極，在所述單晶硅片背面結(jié)合有鋁電極。

本實(shí)施例硅太陽(yáng)能電池按照如下方法制備：

將上述實(shí)施例12單晶硅片放入5％hf中氫化5min，在10％hno3中鈍化3s，用去離子水沖洗幾遍后用氮?dú)獯蹈?；然后在硅片正面?000轉(zhuǎn)/分鐘旋涂一層pedot:pss薄膜，旋涂時(shí)間為1min，然后轉(zhuǎn)移到手套箱中140℃退火15min，再用真空熱蒸發(fā)方法通過掩膜版在硅片的正面蒸鍍一層200nm的銀柵電極，在硅片背面蒸鍍一層200nm的鋁電極，這樣就得到基于該結(jié)構(gòu)的硅/pedot:pss雜化太陽(yáng)能電池。

實(shí)施例23

本實(shí)施例提供了一種硅太陽(yáng)能電池，其包括上述實(shí)施例13提供的具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片，在所述單晶硅片正面依次層疊有pedot:pss層和銀柵電極，在所述單晶硅片背面結(jié)合有鋁電極。

本實(shí)施例硅太陽(yáng)能電池按照如下方法制備：

將上述實(shí)施例13單晶硅片放入5％hf中氫化5min，在10％hno3中鈍化3s，用去離子水沖洗幾遍后用氮?dú)獯蹈伞Ｈ缓笤诠杵嬉?000轉(zhuǎn)/分鐘旋涂一層pedot:pss薄膜，旋涂時(shí)間為1min，然后轉(zhuǎn)移到手套箱中140℃退火15min，再用真空熱蒸發(fā)方法通過掩膜版在硅片的正面蒸鍍一層200nm的銀柵電極，在硅片背面蒸鍍一層200nm的鋁電極，這樣就得到基于該結(jié)構(gòu)的硅/pedot:pss雜化太陽(yáng)能電池。

實(shí)施例24

本實(shí)施例提供了一種硅太陽(yáng)能電池，其包括上述實(shí)施例14提供的具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片，在所述單晶硅片正面依次層疊有pedot:pss層和銀柵電極，在所述單晶硅片背面結(jié)合有鋁電極。

本實(shí)施例硅太陽(yáng)能電池按照如下方法制備：

將上述實(shí)施例14單晶硅片放入5％hf中氫化5min，在10％hno3中鈍化3s，用去離子水沖洗幾遍后用氮?dú)獯蹈?。然后在硅片正面?000轉(zhuǎn)/分鐘旋涂一層pedot:pss薄膜，旋涂時(shí)間為1min，然后轉(zhuǎn)移到手套箱中140℃退火15min，再用真空熱蒸發(fā)方法通過掩膜版在硅片的正面蒸鍍一層200nm的銀柵電極，在硅片背面蒸鍍一層200nm的鋁電極，這樣就得到基于該結(jié)構(gòu)的硅/pedot:pss雜化太陽(yáng)能電池。

實(shí)施例25

本實(shí)施例提供了一種硅太陽(yáng)能電池，其包括上述實(shí)施例15提供的具有絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片，在所述單晶硅片正面依次層疊有pedot:pss層和銀柵電極，在所述單晶硅片背面結(jié)合有鋁電極。

本實(shí)施例硅太陽(yáng)能電池按照如下方法制備：

將上述實(shí)施例15單晶硅片放入5％hf中氫化5min，在10％hno3中鈍化3s，用去離子水沖洗幾遍后用氮?dú)獯蹈?。然后在硅片正面?000轉(zhuǎn)/分鐘旋涂一層pedot:pss薄膜，旋涂時(shí)間為1min，然后轉(zhuǎn)移到手套箱中140℃退火15min，再用真空熱蒸發(fā)方法通過掩膜版在硅片的正面蒸鍍一層200nm的銀柵電極，在硅片背面蒸鍍一層200nm的鋁電極，這樣就得到基于該結(jié)構(gòu)的硅/pedot:pss雜化太陽(yáng)能電池。

對(duì)比例1

提供傳統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)絨面的單晶硅片，并參照實(shí)施例21的方式在傳統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)絨面的單晶硅片正面依次層疊有pedot:pss層和銀柵電極，在所述單晶硅片背面結(jié)合有鋁電極。

相關(guān)性能測(cè)試：

將上述實(shí)施例11-15提供的硅金字塔-納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片與對(duì)比例1中提供的傳統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)絨面的單晶硅片做太陽(yáng)光反射率對(duì)照試驗(yàn)。其中，實(shí)施例11中硅金字塔-納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片與對(duì)比例1中提供的傳統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)絨面的單晶硅片的光反射率如圖5所示。由圖5可知，實(shí)施例11提供的硅金字塔-納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片的光反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)比例1提供的傳統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)絨面的單晶硅片的光反射率。

另外，實(shí)施例12至實(shí)施例15提供的硅金字塔-納米孔復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)單晶硅片的光反射率與實(shí)施例11相差不大，但遠(yuǎn)小于對(duì)比例1提供的傳統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)絨面的單晶硅片的光反射率。

將上述實(shí)施例21-25提供的硅太陽(yáng)能電池與對(duì)比例1中提供的硅太陽(yáng)能電池分別做電池的j-v特性曲線和外量子效率測(cè)試。其中，實(shí)施例21提供的硅太陽(yáng)能電池與對(duì)比例1提供的硅太陽(yáng)能電池的j-v曲線如圖6所示。實(shí)施例21提供的硅太陽(yáng)能電池與對(duì)比例1提供的硅太陽(yáng)能電池的外量子效率如圖7所示。

結(jié)合圖6和圖7兩圖可以看出：在室溫條件下，實(shí)施例21提供的硅太陽(yáng)能電池的短路電流是30.8ma/cm²，開路電壓是0.556v，填充因子是0.64，光電轉(zhuǎn)換效率為10.9％，外量子效率積分得到的電流為30.6ma/cm²。而對(duì)比例1提供的傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池的短路電流是28.4ma/cm²，開路電壓是0.546v，填充因子是0.62，光電轉(zhuǎn)換效率為9.6％，外量子效率積分得到的電流為28.2ma/cm²。由這些數(shù)據(jù)可以得出，實(shí)施例21提供的硅太陽(yáng)能電池效率和外量子效率相對(duì)傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池都提高了很多。

而從對(duì)比例1到實(shí)施例21-25，所提供的硅太陽(yáng)能電池的短路電流和效率會(huì)先增大后減少，并在實(shí)施例21時(shí)硅太陽(yáng)能電池的短路電流和效率會(huì)達(dá)到最佳。

由該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明實(shí)施例硅太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光的利用率更強(qiáng)，在制備硅/pedot:pss雜化太陽(yáng)能電池上會(huì)顯示出更巨大的優(yōu)勢(shì)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。