本實用新型涉及一種太陽能電池，特別是一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池。

背景技術(shù)：

在過去的幾年中，垂直、有序分布的硅納米線陣列吸引了大量的研究興趣，主要原因在于硅納米線具有幾乎不依賴于角度的超低反射率以及它在低成本硅基高效太陽電池上的巨大應用潛力。盡管硅納米線陣列具有如此優(yōu)異的光學性能，但是硅納米線太陽電池器件性能和能量轉(zhuǎn)換效率卻并不能令人滿意，主要的原因就是硅納米線陣列具有很高的比表面積，這會引起嚴重的表面復合，從而導致器件的電學性能很差。這就需要一種能夠同時實現(xiàn)最好的電學性能和最好的光學性，在電學復合損失和光學增益之間實現(xiàn)平衡的納米鈍化結(jié)構(gòu)表面。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種很強的場效應鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其特點是，包括單晶硅基底，在所述單晶硅基底正面制備有硅納微米復合結(jié)構(gòu)，在硅納微米復合結(jié)構(gòu)表面形成p⁺發(fā)射極，所述p⁺發(fā)射極上覆蓋有Al₂O₃鈍化膜層。

本實用新型是一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：所述硅納微米復合結(jié)構(gòu)包括設置在單晶硅基底正面由若干個四棱錐狀的硅錐陣列形成的硅微米結(jié)構(gòu)，在每個四棱錐狀的硅錐上設置由若干個柱狀的硅納米線陣列形成的硅納米結(jié)構(gòu)。

本實用新型是一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：硅納米線長度為180-1200 nm，直徑為50-80 nm，周期為100-300 nm。

本實用新型是一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：四棱錐狀的硅錐棱長為2-5 μm，高度為1.5-4 μm，陣列周期為1-2 μm。

本實用新型是一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：所述Al₂O₃鈍化膜層厚度為10-70 nm。

本實用新型是一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：所述Al₂O₃鈍化膜層厚度為40 nm。

本實用新型是一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：所述Al₂O₃鈍化膜層上方設置有前電極，所述前電極為若干平行設置的銀電極，所述銀電極底端穿過p+發(fā)射極和Al₂O₃鈍化膜層伸入到單晶硅基底內(nèi)，所述單晶硅基底背面設置有背電極。

本實用新型是一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案特征是：所述單晶硅基底為n型單晶硅片，硅片面積為125×125 mm²，硅片厚度為170 -190 μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型通過在單晶硅基底正面設置硅納微米復合結(jié)構(gòu)，并對硅納微米復合結(jié)構(gòu)實施原子層沉積Al₂O₃鈍化膜層，Al₂O₃鈍化膜層具有優(yōu)異的鈍化效果，可以大大抑制電池器件的表面復合，從而使器件在電學性能上得到明顯提高；同時，Al₂O₃鈍化膜層在長波段具有良好的減反射能力，可以與硅納微米復合結(jié)構(gòu)在短波段的超低反射率形成互補，將二者結(jié)合利于它們的減反射特性互補，可以實現(xiàn)在整個波段上的優(yōu)異陷光效果，最終使該太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率得以提高。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下參照附圖，進一步描述本實用新型的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步地理解本實用新型，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。

實施例1，參照圖1，一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池，其特點是：包括單晶硅基底1，在所述單晶硅基底1正面制備有硅納微米復合結(jié)構(gòu)，在硅納微米復合結(jié)構(gòu)表面形成p⁺發(fā)射極6，所述p⁺發(fā)射極6上覆蓋有原子層沉積的Al₂O₃鈍化膜層4。

實施例2，實施例1所述的一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池中：所述硅納微米復合結(jié)構(gòu)包括設置在單晶硅基底正面由若干個四棱錐狀的硅錐陣列形成的硅微米結(jié)構(gòu)2，在每個四棱錐狀的硅錐上設置由若干個柱狀的硅納米線陣列形成的硅納米結(jié)構(gòu)3。

實施例3，實施2所述的一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池中：硅納米線長度為180-1200 nm，直徑為50-80 nm，周期為100-300 nm。

實施例4，實施1-3任一項所述的一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池中：四棱錐狀的硅錐棱長為2-5 μm，高度為1.5-4 μm，陣列周期為1-2 μm。在制備硅納米線結(jié)構(gòu)時，隨著刻蝕時間的增加，硅納米線結(jié)構(gòu)的長度越長直徑越細，四棱錐狀的硅錐表面積越小，覆蓋有Al₂O₃鈍化膜層的硅納微米復合結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出來的場效應鈍化效果也就越好。

實施例5，實施例1-4任一項所述的一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池中：所述Al₂O₃鈍化膜層厚度為10-70 nm。

實施例6，實施例1-5任一項所述的一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池中：所述Al₂O₃鈍化膜層厚度為40 nm。在硅微米結(jié)構(gòu)上制備硅納米線結(jié)構(gòu)，在刻蝕時間相同的情況下，沉積的Al₂O₃鈍化膜層4厚度為40 nm時，對硅基納微米復合結(jié)構(gòu)的鈍化效果最好。

實施例7，實施例1-6任一項所述的一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池中：所述Al₂O₃鈍化膜層上方設置有前電極，所述前電極為若干平行設置的銀電極5，銀電極5底端穿過p⁺發(fā)射極6和Al₂O₃鈍化膜層4伸入到單晶硅基底1內(nèi)，所述單晶硅基底背面設置有背電極7。

實施例8，實施例1-7任一項所述的一種鈍化的硅納微米復合結(jié)構(gòu)太陽電池中：所述單晶硅基底為n型單晶硅片，硅片面積為125×125 mm²，硅片厚度為170-190 μm。

本實用新型的制備流程為：選用n型單晶硅片，硅片面積為125×125 mm²，硅片厚度為170-190 μm；首先，將n型單晶硅片在80 ℃的NaOH溶液中制絨25 分鐘，在硅片表面形成由尺寸大小為3-5μm的四棱錐狀硅錐陣列組成硅微米結(jié)構(gòu)；其次，將帶有硅微米結(jié)構(gòu)的n型單晶硅片浸入酒精：丙酮為3:1的溶液中進行超聲清洗30 分鐘后，再用5%（體積比）的HF溶液清洗1 分鐘，去掉表面自然氧化層；再次，采用兩步法在硅微米結(jié)構(gòu)表面MACE制備硅納米結(jié)構(gòu)，先將硅片浸沒在5 M HF/0.02 M AgNO₃混合溶液中90 s，沉積Ag粒子團簇，沉積完立即在5 M HF/0.02 H₂O₂刻蝕溶液中刻蝕100-600 s時間不等，硅納米線刻蝕完畢后將表面殘存的Ag離子用HNO₃/H₂O為1:1溶液洗凈（30 分鐘）；然后，將刻蝕好硅基納微米復合結(jié)構(gòu)的單晶硅片洗凈吹干后，放入ALD原子層沉積腔內(nèi)（TFS 200， Beneq，F(xiàn)inland），采用熱型沉積Al₂O₃薄膜，沉積源為三甲基鋁（TMA）和臭氧（O₃），沉積溫度為185 ℃，沉積氣壓為 3 mbar；為了激活ALD-Al₂O₃薄膜的場效應鈍化，所有的樣品經(jīng)過425 ℃的大氣氛退火；最后，采用絲網(wǎng)印刷方法在單晶硅片正面、背面分別印刷銀電極和鋁漿，燒結(jié)后形成前電極和背電極。