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一種石墨烯硅太陽電池的制作方法

文檔序號:7083733閱讀:412來源:國知局
一種石墨烯硅太陽電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種石墨烯硅太陽電池。該石墨烯硅太陽電池,由上而下依次包括以下結(jié)構(gòu):正面金屬電極、氮化硅薄膜、石墨烯薄膜、N型硅薄層、P型硅基體和背面金屬電極構(gòu)成。該太陽電池可以大幅降低太陽電池的串聯(lián)電阻,提高電池收集電流的能力,從而提高電池的轉(zhuǎn)換效率。另外,因為石墨烯的導(dǎo)電能力很強(qiáng),可以降低銀漿的使用量,達(dá)到降低成本的作用。
【專利說明】一種石墨烯硅太陽電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于硅太陽電池【技術(shù)領(lǐng)域】,具體為一種石墨烯硅太陽電池。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)燃煤發(fā)電對環(huán)境的污染,以及核電的安全問題等原因,近年來太陽能光伏行業(yè)作為一種新型綠色能源越來越受到人們的重視,尤其是晶體硅電池,因為其較高的光電轉(zhuǎn)換效率以及穩(wěn)定的性能,其市場份額占到90%左右。然而與常規(guī)發(fā)電相比,太陽能電池成本比較高,導(dǎo)致其不能大規(guī)模應(yīng)用。影響太陽能發(fā)電的因素一個是制作成本高,另一個因素是轉(zhuǎn)換效率較低。
[0003]石墨烯的問世受到越來越多的關(guān)注,很多獨特的性能正在被逐步發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用到很多領(lǐng)域。其高透光性和優(yōu)異的導(dǎo)電性能,使石墨烯成為太陽能電池的材料提供了很好的基礎(chǔ)。
[0004]當(dāng)前常規(guī)晶硅太陽能電池片的制造工藝一般有如下幾個步驟:化學(xué)清洗及表面織構(gòu)化處理、擴(kuò)散制結(jié)、邊緣刻蝕和去磷硅玻璃、沉積減反射膜、印刷電極、燒結(jié)。太陽能電池片在將光能轉(zhuǎn)換成電能的過程中,其內(nèi)部產(chǎn)生的光生載流子需要通過外部印刷的電極收集并引出,然后與外部電路連接,從而將電流輸送出來。
[0005]由于目前為了降低串聯(lián)電阻,提高電流收集能力,因此現(xiàn)有技術(shù)的柵線遮光率達(dá)到了 6 %以上,降低了太陽能電池片的利用效率。除此之外,印刷電極時需要貴重金屬作為導(dǎo)電漿料,主柵線和副柵線覆蓋在硅片上的面積較大也必然使得導(dǎo)電漿料的使用增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種石墨烯硅太陽電池。該太陽電池可以大幅降低太陽電池的串聯(lián)電阻,提高電池收集電流的能力,從而提高電池的轉(zhuǎn)換效率。另外,因為石墨烯的導(dǎo)電能力很強(qiáng),可以降低銀漿的使用量,達(dá)到降低成本的作用。
[0007]本實用新型的一種石墨烯硅太陽電池技術(shù)方案為,一種石墨烯硅太陽電池,由上而下依次包括以下結(jié)構(gòu):正面金屬電極、氮化硅薄膜、石墨烯薄膜、N型硅薄層、P型硅基體和背面金屬電極構(gòu)成。
[0008]正面金屬電極穿透氮化娃薄膜和石墨烯薄膜與N型娃薄層接觸。
[0009]正面金屬電極為Ag電極。
[0010]氮化娃薄膜厚度為80_90nm。
[0011]石墨烯薄膜厚度為l-10nm。
[0012]N型硅薄層擴(kuò)散方阻為80-90歐姆,結(jié)深0.2-0.5 μ m。
[0013]一種石墨烯硅太陽電池的制作方法,包括以下步驟:
[0014]( I)將P型基體單晶或多晶硅片放在化學(xué)溶液中將表面腐蝕成絨面結(jié)構(gòu);
[0015](2)通過將磷原子高溫擴(kuò)散或者磷離子注入法完成正面磷摻雜,形成N型硅薄層;
[0016](3)通過化學(xué)溶液或等離子法對硅片進(jìn)行刻蝕去邊并清洗;
[0017](4)在N型硅薄層上制備生成石墨烯薄層;
[0018](5)通過PECVD法鍍上氮化硅薄層;
[0019](6)印刷正面與背面電極。
[0020]步驟(4)所述的石墨烯薄層通過化學(xué)氣相沉積法、碳化硅表面外延法、氧化減薄法、粘膠帶法或硅表面生長法來實現(xiàn)。
[0021]步驟(4)所述的石墨烯薄層為一層以上石墨烯。
[0022]本實用新型的有益效果為:
[0023]1.石墨烯層上覆蓋氮化硅薄膜層可以實現(xiàn)減反射和鈍化效果,并保護(hù)石墨烯層不受污染與物理破壞;
[0024]2.石墨烯可以作為導(dǎo)電材料提高電池電流,從而提高轉(zhuǎn)換效率;
[0025]3.減少貴金屬銀電極的遮蓋面積,降低電池成本。
[0026]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0027]圖1所示為本實用新型的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中,1.正面金屬電極、2.氮化硅薄膜、3.石墨烯薄膜、4.N型硅薄層、5.P型硅基體、6.背面金屬電極。
[0029]【具體實施方式】:
[0030]為了更好地理解本實用新型,下面用具體實例來詳細(xì)說明本實用新型的技術(shù)方案,但是本實用新型并不局限于此。
[0031]實施例1
[0032]如說明書附圖圖1所示,本實用新型一種石墨烯硅太陽電池由上而下依次包括以下結(jié)構(gòu):正面金屬電極1、氮化硅薄膜2、石墨烯薄膜3、N型硅薄層4、P型硅基體5和背面金屬電極6構(gòu)成。
[0033]所述的一種石墨烯硅太陽電池的制作方法如下:
[0034]I)將P型多晶硅片浸入HF:HN03=2:1的混合液中進(jìn)行制絨處理,在P型硅基體5表面形成絨面;
[0035]2)把制絨后的硅片放入擴(kuò)散爐進(jìn)行磷擴(kuò)散形成N型硅薄層4,擴(kuò)散溫度890°C,擴(kuò)散方阻在80-90歐姆,結(jié)深約0.2-0.5 μ m ;
[0036]3)采用HF+HN03 —定比例混合液對擴(kuò)散后硅片進(jìn)行刻邊處理,然后使用HF酸進(jìn)行清洗及去除氧化層;
[0037]4)使用化學(xué)氣相沉積法在N型硅薄層4上制作5nm石墨烯薄層3,然后再使用PECVD法鍍上氮化硅薄膜2,厚度大約80-90nm。
[0038]5)將鍍膜后的硅片背面印刷Ag電極及Al背場漿料并烘干,在η型摻雜的正面印刷Ag漿料,然后通過帶式燒結(jié)爐燒結(jié),燒結(jié)溫度為930-960°C,完成石墨烯電池的制作。
[0039]按照上述實驗的結(jié)果:采用多晶硅片制作的電池效率提升0.1%,同時銀漿的消耗量降低8%。
[0040]實施例2
[0041]如說明書附圖圖1所示,本實用新型一種石墨烯硅太陽電池由上而下依次包括以下結(jié)構(gòu):正面金屬電極1、氮化硅薄膜2、石墨烯薄膜3、N型硅薄層4、P型硅基體5和背面金屬電極6構(gòu)成。
[0042]所述的一種石墨烯硅太陽電池的制作方法如下:
[0043]I)將P型多晶硅片浸入HF:HN03=2:1的混合液中進(jìn)行制絨處理,在P型硅基體5表面形成絨面;
[0044]2)把制絨后的硅片放入擴(kuò)散爐進(jìn)行磷擴(kuò)散形成N型硅薄層4,擴(kuò)散溫度890°C,擴(kuò)散方阻在80-90歐姆,結(jié)深約0.2-0.5 μ m ;
[0045]3)采用HF+HN03 —定比例混合液對擴(kuò)散后硅片進(jìn)行刻邊處理,然后使用HF酸進(jìn)行清洗及去除氧化層;
[0046]4)使用化學(xué)氣相沉積法在N型硅薄層4上制作8nm石墨烯薄層3,然后再使用PECVD法鍍上氮化硅薄膜2,厚度大約80-90nm。
[0047]5)將鍍膜后的硅片背面印刷Ag電極及Al背場漿料并烘干,在η型摻雜的正面印刷Ag漿料,然后通過帶式燒結(jié)爐燒結(jié),燒結(jié)溫度為930-960°C,完成石墨烯電池的制作。
[0048]按照上述實驗的結(jié)果:采用多晶硅片制作的電池效率提升0.08%,同時銀漿的消耗量降低10%。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯硅太陽電池,其特征在于,由上而下依次包括以下結(jié)構(gòu):正面金屬電極、氮化硅薄膜、石墨烯薄膜、N型硅薄層、P型硅基體和背面金屬電極構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯硅太陽電池,其特征在于,正面金屬電極穿透氮化硅薄膜和石墨烯薄膜與N型硅薄層接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石墨烯硅太陽電池,其特征在于,正面金屬電極為Ag電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石墨烯硅太陽電池,其特征在于,氮化硅薄膜厚度為80_90nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種石墨烯硅太陽電池,其特征在于,石墨烯薄膜為一層以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種石墨烯硅太陽電池,其特征在于,石墨烯薄膜厚度為1-1Onm0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石墨烯硅太陽電池,其特征在于,N型硅薄層擴(kuò)散方阻為 80-100 歐姆,結(jié)深 0.2-0.5 μ m。
【文檔編號】H01L31/0216GK204102912SQ201420395094
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】李鋼 申請人:山東力諾太陽能電力股份有限公司
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