專利名稱：基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硅材料器件、微米材料及太陽能電池應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于硅 線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
在未來的光伏產(chǎn)業(yè)中，硅將依然發(fā)揮最為重要的作用。然而，較高的生產(chǎn)成本，成 為硅材料電池發(fā)展的瓶頸。目前，人們正在全力尋找各種新材料和新技術(shù)，以減少硅的使用 率，制造性能價(jià)格比更高的太陽能電池。在尋找新材料和新技術(shù)的過程中，基于硅的微米技術(shù)成為目前研究硅基太陽 能電池的熱點(diǎn)之一。硅微米線陣列是一種邊長(zhǎng)或直徑尺度在微米量級(jí)，硅線排列具有 很好規(guī)律性的結(jié)構(gòu)，其對(duì)光和光生載流子的吸收具有優(yōu)異的性能，是一種適合用于光伏 電池方面的材料(參考文獻(xiàn) 1 :M. D. Kelzenberg, S. W. Boettcher，J. A. Petykiewicz， D. B. Turner-Evans, Μ. C. Putnam, Ε. L. Warren, J. Μ. Spurgeon, R. Μ. Briggs, N. S. Lewis, H. Α. Atwater. Enhanced absorption and carrier collection in Siwire arrays for photovoltaic applications. Nature Materials 2010,9(3) :239_244·) 。 ffi/L￥:5fe，$冑 型結(jié)構(gòu)電池因?yàn)榫哂休^高的轉(zhuǎn)換效率和較好的穩(wěn)定性，成為大家研究的熱點(diǎn)之一(參考文 獻(xiàn) 2 :B. Ζ. Tian，X. L Zheng，Τ. J. Kempa, Y. Fang，N. F. Yu, G. H. Yu, J. L Huang，C. Μ. Lieber. Coaxial silicon nanowires as solar cells andnanoelectronic power sources. Nature 2007,449(7164) :885_888.)。將硅微米線陣列制備成芯殼型結(jié)構(gòu)的太陽能電池，充分利用 二者的優(yōu)勢(shì)，預(yù)期會(huì)獲得一種具有更高性價(jià)比的硅基太陽能電池。目前，關(guān)于將硅線制備成芯殼型結(jié)構(gòu)的研究尚存在以下不足1)制備的硅線 邊長(zhǎng)或直徑為納米尺寸，加工制備工藝復(fù)雜[參考文獻(xiàn)3 :Z. P. Huang, H. Fang, J. Zhu. Fabrication of Silicon Nanowire Arrays with Controlled Diameter, Length, andDensity. Advanced Materials. 2007,19(5) :744_748. ] ；2)制備芯殼型結(jié)構(gòu)采用化學(xué) 氣相沉積的方法，制備成本較高[參考文獻(xiàn)4 :E. C. Garnett, P. D. Yang. SiliconNanowire Radial ρ-η Junction Solar Cells. Journal of the American Chemical Society. 2008, 130(29) =9224-9225. ] ；3)制備得到的芯殼型電池的轉(zhuǎn)換效率較低，轉(zhuǎn)換效率不超過6% [參考文獻(xiàn) 5 :Β· M. Kayes, Μ. A. Filler, Μ. D. Henry, J. R. Maiolo III，Μ. D. Kelzenberg, Μ. C. Putnam, J. M. Spurgeon, K. E. Plass, A. Scherer, N. S. Lewis, H. A. Atwater. Radial pn junction, wire array solar cells. 33rd IEEE PVSC，2008，PP.499-503.]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，它包 含有金屬上電極層、P型硅層和Al電極層，其特征在于所述P型硅層上設(shè)有硅線陣列，所 述硅線陣列中硅線邊長(zhǎng)或者直徑為1 10 μ m，硅線之間中心間距為2 30 μ m ；所述P型硅 層設(shè)有硅線陣列的一面為正面，另一面為背面，所述P型硅層正面設(shè)有摻磷硅層(呈N型)，從而形成硅線陣列外層為摻磷硅層(呈N型)，芯部為呈P型硅層的芯殼型結(jié)構(gòu)；所述金屬 上電極層設(shè)在摻磷硅層上，在所述P型硅層背面依次設(shè)有Al-Si共晶合金層和所述Al電極層。在所述摻磷硅層上增設(shè)透明導(dǎo)電薄膜層，所述金屬上電極層改為設(shè)在所述增設(shè)的 透明導(dǎo)電薄膜層上。所述硅線高度為1 50 μ m。所述金屬上電極層為Ti/Pd/Ag上電極，在所述摻磷硅層或者透明導(dǎo)電薄膜層上 依次設(shè)置Ti層、Pd層、Ag層，形成Ti/Pd/Ag上電極。所述透明導(dǎo)電薄膜層選用InSnO2 (氧化銦錫)、或碳納米管等材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池的 制備方法，其特征在于該方法包括光刻與干法刻蝕，摻磷，制備電極等三種工藝，具體如 下(一)在P型硅片上制備硅線陣列，步驟包括(1)設(shè)計(jì)制備硅線邊長(zhǎng)或者直徑為1 10 μ m，硅線之間中心間距為2 30 μ m的 光刻模版；(2)將電阻率為1 20 Ω · cm的P型硅片進(jìn)行清洗，光刻；(3)采用等離子體轟擊的方法，對(duì)硅片進(jìn)行干法刻蝕，通過控制刻蝕時(shí)間，可以得 到不同深度的硅線，硅線深度控制在1 50μπι ；(4)將干法刻蝕后得到的硅線進(jìn)行清洗，除去表層殘留的光刻膠；( 二)將得到的硅線陣列制成芯殼型的結(jié)構(gòu)，步驟如下(1)分別使用體積比濃H2SO4 H2O2 = 2. 5 3 1的III號(hào)清洗液，Η20(去離子 水)NH4OH H2O2 = 3 7 1 1的I號(hào)清洗液，HF H2O = 1 5 15的稀釋的氫 氟酸溶液，H2O HCl H2O2 = 3-7 1 1的II號(hào)清洗液對(duì)硅線樣品進(jìn)行清洗；(2)清洗好的硅線在溫度為860 1000°C范圍內(nèi)摻磷，使用的磷源為POCl3，通過 鼓氣的方法將磷源通入反應(yīng)容器中，鼓氣量體積比O2 N2 = 1 1 5，用作保護(hù)氣體的 另一路氮?dú)饬繛橛米鞴臍馔ㄈ氲獨(dú)饬康?0 20倍，擴(kuò)散時(shí)間10 60min，得到表面摻雜濃 度為IO18 1021cnT3，面電阻為10 150 Ω/sq ；(三)將得到的芯殼型結(jié)構(gòu)蒸鍍電極，步驟如下(1)將摻完磷的硅線用稀釋的氫氟酸溶液漂洗，處理完后將P型硅背面蒸鍍Al，并 在800 1000°C下燒結(jié)，其中燒結(jié)時(shí)間為10 120min，從而形成Al-Si共晶合金層；(2)燒結(jié)完后用王水清洗除去Al，再用稀釋的氫氟酸溶液漂洗除掉燒結(jié)時(shí)形成的 氧化層；(3)將硅線樣品背面蒸鍍一層Al電極，在硅線樣品正面依次蒸鍍Ti層、Pd層、Ag 層，形成Ti/Pd/Ag的上電極，蒸鍍完后將樣品在300 500°C下退火處理10 90min ；將經(jīng)過以上步驟制備得到的樣品進(jìn)行切片，得到所需要大小的樣品，然后進(jìn)行封 裝，得到所需要的基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池。步驟(三)中，第(2)步驟后增加以下步驟將處理后的P型硅片設(shè)有硅線的一面 蒸鍍一層透明導(dǎo)電薄膜，再進(jìn)行后續(xù)步驟。所述透明導(dǎo)電薄膜為InSnO2(氧化銦錫)，或者為碳納米管等。
通過控制摻磷時(shí)鼓入氧氣和氮?dú)獾捏w積比，摻磷溫度和摻磷的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)摻磷層 厚度的控制；Al-Si共晶合金層有助于實(shí)現(xiàn)P型硅層與Al電極層形成良好的歐姆接觸。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明使用成熟的半導(dǎo)體加工工藝，關(guān)鍵是需要設(shè)計(jì)好光刻模版，就可以非常容 易地通過干法刻蝕的工藝得到大面積的硅線陣列，與背景技術(shù)中介紹的制備硅納米線技術(shù) 相比，制備硅線陣列顯得相對(duì)容易很多。此外，制備得到的硅線剛度較大，不易折斷，而且 形貌規(guī)則，表面光滑，刻蝕深度均勻性可以控制。使用一定溫度下?lián)搅椎姆椒?，只要合理?制鼓氣時(shí)氧氣和氮?dú)獾呐浔燃皵U(kuò)散時(shí)間，就可以得到如直徑四英寸硅片的大面積芯殼型結(jié) 構(gòu)。此外，采用摻磷工藝避免了使用催化劑和高溫化學(xué)氣相沉積的過程，因此，本發(fā)明的技 術(shù)方案不僅價(jià)格便宜，而且操作工藝簡(jiǎn)單方便，容易控制。本發(fā)明制備的芯殼型結(jié)構(gòu)電池目 前實(shí)測(cè)電池轉(zhuǎn)換效率為9. 22 %，相比于背景技術(shù)中介紹的不到6 %的轉(zhuǎn)換效率，電池效率 提高50%以上，所以這種電池具有更好的性能價(jià)格比，是未來芯殼型電池發(fā)展的重要方向 之一。


圖1為制備硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)電池的工藝流程示意圖；圖2為干法刻蝕得到的硅線邊長(zhǎng)從2 μ m 9 μ m的硅線陣列俯視圖電鏡圖片；(a) 硅線邊長(zhǎng)2 μ m樣品；(b)硅線邊長(zhǎng)3 μ m樣品；(C)硅線邊長(zhǎng)4 μ m樣品；(d)硅線邊長(zhǎng)5 μ m 樣品；(e)硅線邊長(zhǎng)6 μ m樣品；(f)硅線邊長(zhǎng)7 μ m樣品；(g)硅線邊長(zhǎng)8 μ m樣品；(h)硅線 邊長(zhǎng)9 μ m樣品；圖3為干法刻蝕得到的硅線邊長(zhǎng)為7 μ m的硅線陣列主視圖電鏡圖片；圖4為面積1 X Icm2硅線芯殼型電池宏觀照片；圖5為實(shí)施例一制備的硅線陣列芯殼型電池結(jié)構(gòu)模型圖；圖6為實(shí)施例一制備的硅線陣列芯殼型電池I-V曲線；圖7為實(shí)施例二制備的硅線陣列芯殼型電池結(jié)構(gòu)模型圖；圖8為實(shí)施例二制備的硅線陣列芯殼型電池I-V曲線；圖中標(biāo)號(hào)l_Ag層；2-Pd層；3-Ti層；4_透明導(dǎo)電薄膜層；5_摻磷硅層；6_P型硅 層；7-Al-Si共晶層；8-A1層；9-Ti/Pd/Ag上電極層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明實(shí)施例一一種基于硅線陣列的摻磷芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，如圖5所示，它包含有金屬上 電極層9、P型硅層6和Al電極層8，所述P型硅層6上設(shè)有硅線陣列，所述硅線陣列中硅 線邊長(zhǎng)或者直徑為1 10 μ m，硅線之間中心間距為10 μ m，硅線深度約為IOym;所述P型 硅層設(shè)有硅線陣列的一面為正面，另一面為背面，所述P型硅層正面設(shè)有摻磷硅層5 (呈N 型)，從而形成硅線陣列外層為摻磷硅層5 (呈N型)，芯部為呈P型硅層6的芯殼型結(jié)構(gòu)， 所述金屬上電極層9設(shè)在摻磷硅層5上，在所述P型硅層背面依次設(shè)有Al-Si共晶合金層 7和所述Al電極層8。所述金屬上電極層為Ti/Pd/Ag上電極，在所述摻磷硅層5上依次設(shè)置Ti層、Pd層、Ag層，形成Ti/Pd/Ag上電極。上述基于硅線陣列的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池制備方法，包括以下步驟1、設(shè)計(jì)制備硅線邊長(zhǎng)或者直徑為2 9 μ m，硅線之間中心間距為10 μ m的光刻模 版；2、將電阻率為2 4Ω · cm，10 15 Ω cm的P型硅片進(jìn)行清洗，光刻；3、采用等離子體轟擊的方法，對(duì)硅片進(jìn)行干法刻蝕，刻蝕時(shí)間20min，得到硅線高 度 10 μ m ；4、將干法刻蝕后得到的硅線進(jìn)行清洗，除去表層殘留的光刻膠，硅線形貌如圖2 所示；5、使用標(biāo)準(zhǔn)的硅片清洗工藝，分別使用體積比濃H2SO4 H2O2 = 3 1的III號(hào)清洗 液，H2O (去離子水)NH4OH H2O2 = 7 1 1的I號(hào)清洗液，HF H2O = 1 15的稀 釋的氫氟酸溶液，H2O HCl H2O2 = 7 1 1的II號(hào)清洗液對(duì)硅線樣品進(jìn)行清洗；6、清洗好的硅線在980°C下?lián)搅?，使用的磷源為POCl3，通過鼓氣的方法將磷源通 入反應(yīng)容器中，鼓氣量體積比O2 N2 = 1 2. 5，用作保護(hù)氣體的另一路氮?dú)饬繛橛米鞴?氣通入氮?dú)饬康?5倍，擴(kuò)散時(shí)間60min，得到表面摻雜濃度為1021cm_3，面電阻為30Q/Sq。7、將摻完磷的硅線用稀釋的氫氟酸溶液漂洗，處理完后將P型硅背面蒸鍍Al，并 在900°C下燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間為90min ；8、燒結(jié)完后用王水清洗除去Al，再用稀釋的氫氟酸溶液漂洗除掉燒結(jié)時(shí)形成的氧 化層，將處理后的硅線樣品背面蒸鍍一層Al電極，正面先蒸鍍Ti層，接著蒸鍍Pd層，最后 蒸鍍Ag層，形成Ti/Pd/Ag的上電極，蒸鍍完后將樣品在350°C下退火處理60min，得到的模 型結(jié)果如圖5所示；9、將經(jīng)過以上步驟制備得到的樣品進(jìn)行切片，得到所需要大小的樣品，然后進(jìn)行 封裝，得到所需要的基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，如圖4所示，其中電池轉(zhuǎn) 換效率為6. 38 %，如圖6所示。實(shí)施例二一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，此種結(jié)構(gòu)電池增加了透明導(dǎo)電 薄膜層，如圖7所示，它包含有金屬上電極層9、P型硅層6和Al電極層8，所述P型硅層 6上設(shè)有硅線陣列，所述硅線陣列中硅線邊長(zhǎng)或者直徑為2 9μπι，硅線之間中心間距為 10 μ m,硅線深度約為10 μ m ；所述P型硅層設(shè)有硅線陣列的一面為正面，另一面為背面，所 述P型硅層正面設(shè)有摻磷硅層5 (呈N型)，從而形成硅線陣列外層為摻磷硅層5 (呈N型)， 芯部為呈P型硅層6的芯殼型結(jié)構(gòu)，所述摻磷硅層5外設(shè)有透明導(dǎo)電薄膜層4，所述金屬上 電極層9設(shè)在所述的透明導(dǎo)電薄膜層4上，在所述P型硅層背面依次設(shè)有Al-Si共晶合金 層7和所述Al電極層8。所述金屬上電極層為Ti/Pd/Ag上電極，在所述透明導(dǎo)電薄膜層上 依次設(shè)置Ti層、Pd層、Ag層，形成Ti/Pd/Ag上電極。上述基于硅線陣列的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池制備方法，工藝流程如圖1所示，包 括以下步驟1、設(shè)計(jì)制備硅線邊長(zhǎng)或者直徑為2 9 μ m，硅線之間中心間距為10 μ m的光刻模 版；2、將電阻率為10 15 Ω · cm的P型硅片進(jìn)行清洗，光刻；
3、采用等離子體轟擊的方法，對(duì)硅片進(jìn)行干法刻蝕，刻蝕時(shí)間lOmin，得到硅線高 度 4 μ m，如圖3所示；4、將干法刻蝕后得到的硅線進(jìn)行清洗，除去表層殘留的光刻膠，硅線形貌如圖2 所示；5、使用標(biāo)準(zhǔn)的硅片清洗工藝，分別使用體積比濃H2SO4 H2O2 = 2. 5 1的III號(hào)清 洗液，H2O (去離子水)NH4OH H2O2 = 5 1 1的I號(hào)清洗液，HF H2O = 1 10的 稀釋的氫氟酸溶液，H2O HCl H2O2 = 5 1 1的II號(hào)清洗液對(duì)硅線樣品進(jìn)行清洗；6、清洗好的硅線在930°C下?lián)搅?，使用的磷源為POCl3，通過鼓氣的方法將磷源通 入反應(yīng)容器中，鼓氣量體積比O2 N2 = 1 1.5，用作保護(hù)氣體的另一路氮?dú)饬渴怯米鞴?氣氮?dú)饬康?0倍，擴(kuò)散時(shí)間20min，得到表面摻雜濃度為IO19CnT3，面電阻為δΟΩ/sq。7、將摻完磷的硅線用稀釋的氫氟酸溶液漂洗，處理完后將P型硅背面蒸鍍Al，并 在980°C下燒結(jié)，其中燒結(jié)時(shí)間為60min ；8、燒結(jié)完后用王水清洗除去Al，再用稀釋的氫氟酸溶液漂洗除掉燒結(jié)時(shí)形成的氧 化層，將處理后的硅線正面蒸鍍一層InSnO2 (氧化銦錫)作為透明導(dǎo)電薄膜；9、將硅線芯殼型結(jié)構(gòu)樣品背面蒸鍍一層Al電極，正面依次蒸鍍Ti層、Pd層、Ag 層，形成Ti/Pd/Ag的上電極，蒸鍍完后將樣品在420°C下退火處理30min，得到的模型結(jié)果 如圖7所示；10、將經(jīng)過以上步驟制備得到的樣品進(jìn)行切片，得到所需要大小的樣品，然后進(jìn) 行封裝，得到所需要的基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 9. 22%，如圖8所示。
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權(quán)利要求
一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，它包含有金屬上電極層、P型硅層和Al電極層，其特征在于所述P型硅層上設(shè)有硅線陣列，所述硅線陣列中硅線邊長(zhǎng)或者直徑為1～10μm，硅線之間中心間距為2～30μm；所述P型硅層設(shè)有硅線陣列的一面為正面，另一面為背面，所述P型硅層正面設(shè)有摻磷硅層，從而形成硅線陣列外層為摻磷硅層，芯部為呈P型硅層的芯殼型結(jié)構(gòu)；所述金屬上電極層設(shè)在摻磷硅層上，在所述P型硅層背面依次設(shè)有Al Si共晶合金層和所述Al電極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，其特征在 于在所述摻磷硅層上增設(shè)透明導(dǎo)電薄膜層，所述金屬上電極層改為設(shè)在所述增設(shè)的透明 導(dǎo)電薄膜層上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，其特 征在于所述硅線高度為1 50 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，其特征在 于所述金屬上電極層為Ti/Pd/Ag上電極，在所述摻磷硅層或者透明導(dǎo)電薄膜層上設(shè)置Ti 層，再依次設(shè)置Pd層和Ag層，形成Ti/Pd/Ag上電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池，其特征在 于所述透明導(dǎo)電薄膜層選用InSnO2或碳納米管。
6.一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池的制備方法，其特征在于該方法 包括光刻與干法刻蝕，摻磷，制備電極等三種工藝，具體如下(一)在P型硅片上制備硅線陣列，步驟包括(1)設(shè)計(jì)制備硅線邊長(zhǎng)或者直徑為1 10μ m，硅線之間中心間距為2 30 μ m的光刻 模版；(2)將電阻率為1 20Ω · cm的P型硅片進(jìn)行清洗，光刻；(3)采用等離子體轟擊的方法，對(duì)硅片進(jìn)行干法刻蝕，通過控制刻蝕時(shí)間控制硅線深度 在1 50 μ m ；(4)將干法刻蝕后得到的硅線進(jìn)行清洗，除去表層殘留的光刻膠；(二)將得到的硅線陣列制成芯殼型的結(jié)構(gòu)，步驟如下(1)分別使用體積比濃H2SO4 H2O2 = 2. 5 3 1的III號(hào)清洗液，H2O NH4OH H2O2 = 3 7 1 1的I號(hào)清洗液，HF H2O=I 5 15的稀釋的氫氟酸溶液，H2O HCl H2O2 =3 7 1 1的II號(hào)清洗液對(duì)硅線樣品進(jìn)行清洗；(2)清洗好的硅線在溫度為860 1000°C范圍內(nèi)摻磷，使用的磷源為POCl3，通過鼓氣 的方法將磷源通入反應(yīng)容器中，鼓氣量體積比O2 N2 = 1 1 5，用作保護(hù)氣體的另一 路氮?dú)饬繛橛米鞴臍馔ㄈ氲獨(dú)饬康?0 20倍，擴(kuò)散時(shí)間10 60min，得到表面摻雜濃度為 IO18 1021cnT3，面電阻為 10 150 Ω/sq ；(三)將得到的芯殼型結(jié)構(gòu)蒸鍍電極，步驟如下(1)將摻磷的硅線用稀釋的氫氟酸溶液漂洗，處理完后在P型硅背面蒸鍍Al，并在 800 1000°C下燒結(jié)，其中燒結(jié)時(shí)間為10 120min，從而形成Al-Si共晶合金層；(2)燒結(jié)完后用王水清洗除去Al，再用稀釋的氫氟酸溶液漂洗除掉燒結(jié)時(shí)形成的氧化層；(3)將硅線樣品背面蒸鍍一層Al電極，在硅線樣品正面依次蒸鍍Ti層、Pd層、Ag層，形成Ti/Pd/Ag的上電極，蒸鍍完后將樣品在300 500°C下退火處理10 90min ；將經(jīng)過以上步驟制備得到的樣品進(jìn)行切片，得到所需要大小的樣品，然后進(jìn)行封裝，得 到所需要的基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池的制備方 法，其特征在于步驟(三)中，第(2)步驟后增加以下步驟將處理后的P型硅片設(shè)有硅線 的一面蒸鍍一層透明導(dǎo)電薄膜，再進(jìn)行后續(xù)步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池的制備方 法，其特征在于所述透明導(dǎo)電薄膜為InSnO2或者為碳納米管。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于硅材料器件、微米材料及太陽能電池應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的基于硅線陣列摻磷的芯殼型結(jié)構(gòu)太陽能電池及其制備方法。本發(fā)明的芯殼型太陽能電池是由邊長(zhǎng)或者直徑在微米量級(jí)、高度在微米量級(jí)、硅線間距可調(diào)控的硅線陣列組成。硅線陣列具有規(guī)則的形貌，光滑的表面，均勻的高度，較好的光吸收效率等優(yōu)點(diǎn)。該硅線陣列由P型硅通過摻磷工藝，制備出外表為摻磷硅層(呈N型)，芯部為呈P型硅層的芯殼型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在1×1cm2面積上分布一百萬個(gè)微米級(jí)太陽能電池并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。摻磷工藝中，通過控制鼓入氮?dú)夂脱鯕獾捏w積比，摻磷溫度和摻磷時(shí)間等來實(shí)現(xiàn)摻磷層厚度的控制。本發(fā)明的電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到9.22％。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101950763SQ20101022299
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者于曉明, 馮維希, 勾憲芳, 吳德海, 宋爽, 朱宏偉, 王昆林, 舒勤科, 許穎, 郭寧, 韋進(jìn)全 申請(qǐng)人:清華大學(xué)