一種太陽能電池及其制造方法
【專利說明】一種太陽能電池及其制造方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種太陽能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]晶體硅是當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料之一，因此硅太陽能電池的應(yīng)用也十分廣泛，制備硅太陽能電池的工藝也被人們廣泛研究。但是，由于硅的反射率極高，使得硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率很低，一定程度上限制了硅太陽電池的商業(yè)化應(yīng)用。
[0004]近年來，為了解決硅太陽能電池的低轉(zhuǎn)換效率的問題，很多方法已被提出。提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的核心是制備減反射膜層或是制備局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層，經(jīng)過大量研究，制備局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層能達(dá)到更好的效果。局域表面等離子體共振，使表面的局域電磁場(chǎng)被極大增強(qiáng)，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的表面等離子體共振吸收。這能在一定程度上提高硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，從而提高硅太陽能電池的應(yīng)用。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用在襯底上鍍膜形成膜層然后在進(jìn)行退火處理，從而獲得局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層。但是，這種方法需要在襯底上鍍一層極薄的金屬膜，該金屬膜通常為約1nm左右，經(jīng)過退火處理后，形成直徑30nm左右的球，從而構(gòu)成所需的局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層。而球形納米顆粒的吸收峰只有一個(gè)，在520nm左右，而且其吸收強(qiáng)度不高。即，這樣制成的局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層只有一個(gè)在大約520nm左右的吸收峰，而且吸收強(qiáng)度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是提供一種轉(zhuǎn)換效率高、吸收強(qiáng)度高的太陽能電池及其制造方法。
[0007]本發(fā)明的目的之一是提供一種有兩個(gè)吸收峰的太陽能電池及其制造方法。
[0008]本發(fā)明公開的技術(shù)方案包括:
提供了一種制造太陽能電池的方法，其特征在于，包括:制備硅電池襯底，所述硅電池襯底含有PN結(jié)；在所述硅電池襯底的兩側(cè)分別形成背面電極層和正面電極層；將氯金酸溶液與十六烷基三甲基溴化銨溶液、十六烷基三甲基氯化銨溶液或者聚乙烯吡咯烷酮溶液混合，并加入硼氫化鈉溶液或者檸檬酸鈉溶液，獲得種子溶液；將十六烷基三甲基溴化銨加入純水中形成混合溶液，并向所述混合溶液中加入硝酸銀溶液、氯金酸溶液和抗壞血酸，獲得生長(zhǎng)溶液；將至少一部分所述種子溶液加入所述生長(zhǎng)溶液中，反應(yīng)第一時(shí)間，在所述生長(zhǎng)溶液中生長(zhǎng)形成金納米棒，獲得金納米棒溶液，其中所述金納米棒在至少一個(gè)方向上的尺寸大于在至少另一個(gè)方向上的尺寸；將所述金納米棒溶液涂于所述硅電池襯底的所述正面電極層上，從而在所述正面電極層上形成局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層，其中所述局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層包括多個(gè)所述金納米棒。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在將至少一部分所述種子溶液加入所述生長(zhǎng)溶液之前還包括:將所述種子溶液在室溫下靜置一段時(shí)間。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在將十六烷基三甲基溴化銨加入純水中后，還向所述純水中加入油酸鈉或者亞油酸鈉，以形成所述混合溶液。
[0011]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在向所述混合溶液加入所述氯金酸溶液之后，還向所述混合溶液中加入濃鹽酸。
[0012]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述生長(zhǎng)溶液中，硝酸銀的濃度為4毫摩爾/升。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括:將硼氫化鈉溶于冰水中，獲得所述硼氫化鈉溶液。
[0014]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述純水的溫度為40至60攝氏度。
[0015]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述金納米棒的長(zhǎng)度為80至130納米，直徑為16至25納米。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施例中還提供了一種太陽能電池，其特征在于，包括:硅電池襯底，所述硅電池襯底中含有PN結(jié)；背面電極層，所述背面電極層形成在所述硅電池襯底的一側(cè)上；正面電極層，所述正面電極層形成在所述硅電池襯底的與所述背面電極層相反的另一側(cè)上；局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層，所述局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層形成在所述正面電極層上，并且包含多個(gè)金納米棒，其中所述金納米棒在至少一個(gè)方向上的尺寸大于在至少另一個(gè)方向上的尺寸。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述金納米棒的長(zhǎng)度為80至130納米，直徑為16至25納米。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供的方法制造的金納米棒具有長(zhǎng)徑比大、縱向吸收峰位于近紅外波段、吸收峰波段寬等特點(diǎn)。通過在PN硅正面電極層上沉積金納米棒實(shí)現(xiàn)太陽能電池的局域表面等離子體共振增強(qiáng)吸收，使得制造出的太陽能電池具有兩個(gè)吸收峰，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。而且，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法工藝簡(jiǎn)單、可重復(fù)性高。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造太陽能電池的方法的流程示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池的側(cè)視示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池的俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例的制造太陽能電池的方法的具體步驟以及其制造的太陽能電池的結(jié)構(gòu)。
[0023]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種制造太陽能電池的方法的流程示意圖。
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例中，在步驟10中，可以制備含有PN結(jié)的硅電池襯底。該硅電池襯底作為欲制造的太陽能電池的襯底元件。
[0025]本發(fā)明的實(shí)施例中，可以使用任何適合的方法制造該硅電池襯底。例如，一個(gè)實(shí)施例中，可以將清洗、制絨后的硅片放入管式擴(kuò)散爐中的石英容器內(nèi)，然后在850-900 V高溫下使用氮?dú)鈱⑷妊趿讕胧⑷萜?，通過三氯氧磷和硅片進(jìn)行反應(yīng)得到磷原子，向硅片內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散，然后將擴(kuò)散后的硅片去除磷硅玻璃并刻蝕掉周邊的摻雜硅，以去除電池邊緣的PN結(jié)，這樣，即可獲得含PN結(jié)的硅電池襯底。
[0026]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用來制造硅電池襯底的硅片可以是P型硅。
[0027]制備了硅電池襯底之后，在步驟12中，可以在硅電池襯底的兩側(cè)分別形成背面電極層和正面電極層。
[0028]本發(fā)明的實(shí)施例中，可以使用任何適合的方法在硅電池襯底的兩側(cè)形成背面電極層和正面電極層。例如，一個(gè)實(shí)施例中，可以用絲網(wǎng)印刷將預(yù)定的背面電極圖形和正面電極圖形分別印刷在硅電池襯底的兩側(cè)，然后快速燒結(jié)，從而在硅電池襯底的兩側(cè)分別形成背面電極層和正面電極層。
[0029]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這里的背面電極層可以用銀鋁漿或鋁漿印刷形成，背面電極層的厚度可為150nm (納米)至200nm。正面電極層可以用銀楽印刷形成，正面電極層的厚度可為150nm左右。
[0030]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這里的快速燒結(jié)可以分為預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)、降溫冷卻三個(gè)階段。燒結(jié)過程溫度可以在850°C左右。
[0031]本發(fā)明的實(shí)施例中，在形成了包含正面電極層和背面電極層的硅電池襯底之后，還在正面電極層上形成局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層。與現(xiàn)有的在襯底上鍍膜形成膜層然后進(jìn)行退火處理從而形成局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層的方法不同，本發(fā)明的實(shí)施例中，單獨(dú)地、與硅電池襯底分離地形成需要的納米顆粒(例如，下文所述的金納米棒)，然后將該納米顆粒結(jié)合到硅電池襯底上形成局域表面等離子體共振光吸收增強(qiáng)層，下面結(jié)合步驟14、16、18說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成納米顆粒的步驟。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，形成納米顆粒的步驟14、16、18與制備包含正面電極層和背面電極層的硅電池襯底的步驟10、12的順序沒有限制，可以先形成納米顆粒(即先執(zhí)行步驟14、16、18)，再制備硅電池襯底(即后執(zhí)行步驟10、12)，也可以反之，或者二者也可以同時(shí)進(jìn)行。
[0032]在步驟14中，可以制備種子溶液。
[0033]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以將氯金酸(HAuCl4)溶液與特定的表面活性劑溶液混合，并加入還原劑溶液，硼氫化鈉(NaBH4)溶液，從而獲得種子溶液。一個(gè)實(shí)施例中，這里的表面活性劑可以為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)溶液或者聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等等；這里的還原劑可以為硼氫化鈉或者檸檬酸鈉等等。
[0034]本發(fā)明的實(shí)施例中，硼氫化鈉或者檸檬酸鈉加入氯金酸(HAuCl4)溶液與CTAB溶液、CTAC溶液或者PVP溶液的混合