一种高效晶体硅太阳能电池的制备工艺的制作方法

本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种高效晶体硅太阳能电池的制备工艺。

背景技术：

1、晶体硅太阳能电池是一种基于晶体硅材料的光伏器件，其通过将太阳光中的光子能量转化为电子能量来产生电流，从而使太阳光的能量直接转换为电能，它是目前最常见和最成熟的太阳能电池类型之一，在商业应用中占据主导地位。

2、然而，入射到晶体硅太阳能电池表面的太阳光能量大部分都因晶格热振动损失以及透过损失而耗散，只有小部分被吸收转换成电能，目前，波长在400nm以内的紫外光的光子能量，比硅的禁带宽度大得多，仅有少部分被硅太阳能电池有效转换为电能，剩余的则转变成晶格热振动而被损耗，导致太阳能电池的光吸收效率以及光电转换效率均相对较低。

3、因此，需要提出一种能够提高光吸收效率的高效晶体硅太阳能电池的制备工艺，以提高其光电转换效率。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效晶体硅太阳能电池的制备工艺。

2、一种高效晶体硅太阳能电池的制备工艺，包括如下步骤：

3、s1：制绒并进行正面硼扩散

4、对n型晶体硅硅片进行清洗、制绒，再在正面利用含硼掺杂源形成硼扩散层，并用酸溶液去除扩散至背面的硼硅玻璃，得到硼扩散层硅片；

5、s2：制备隧穿氧化层和多晶硅层

6、采用lpcvd法在上述硼扩散层硅片背面制备厚度为4-6nm的隧穿氧化层，再在隧穿氧化层上沉积厚度为80-100nm的多晶硅层，然后用酸溶液去除扩散至正面的多晶硅和磷硅玻璃，并进行高温退火，最后再用酸溶液去除背面的磷硅玻璃层和正面的硼硅玻璃层，得到背面topcon结构硅片；

7、s3：制备双层镀膜硅片

8、在上述背面topcon结构硅片的背面热蒸镀moox膜，再在moox膜表面沉积氮化钒膜，得到双层镀膜硅片；

9、s4：制备二元配合物固体粉料

10、将氧化铕和氧化镧溶于浓盐酸中制成混合氯化物固体，再将该混合氯化物固体溶于乙醇中配制成混合氯化物溶液，备用，然后将二苯甲酰甲烷溶于乙醇中，并加入混合氯化物溶液，加热搅拌形成配合物，最后再依次加入十四酸的乙醇溶液和邻菲罗啉的乙醇溶液进行反应，得到二元配合物固体粉料；

11、s5：制备掺杂减反射膜

12、将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合制成混合溶液，加入盐酸调节ph并加热搅拌制成二氧化硅溶胶，然后加入上述二元配合物固体粉料，搅拌分散并静置陈化，制成混合溶胶，最后将上述双层镀膜硅片浸渍在混合溶胶中，进行提拉镀膜，经热处理后，形成掺杂减反射膜层，得到钝化硅片；

13、s6：制备金属电极

14、在上述钝化硅片正面和背面分别制备金属电极，得到晶体硅太阳能电池。

15、进一步地，s3具体包括如下步骤：

16、s3.1：将步骤s2制得的背面topcon结构硅片移入真空蒸发镀膜设备中，调节真空度为（4-5）×10-4pa，在背面热蒸镀一层厚度为20-30nm的moox膜，得到单层镀膜硅片；

17、s3.2：以纯钒为靶材、氩气为溅射气体、氨气为反应气体，通过磁控溅射在上述单层镀膜硅片背面沉积一层氮化钒膜，经200-300℃高温退火，得到双层镀膜硅片。

18、进一步地，s4具体包括如下步骤：

19、s4.1：按固液比（2-3）g：1g：（20-30）ml将氧化铕和氧化镧溶于浓盐酸中，边加热边搅拌，直至蒸干，得到混合氯化物固体；

20、s4.2：按固液比1g：（40-50）ml将上述混合氯化物固体加入乙醇中，充分搅拌溶解，得到混合氯化物溶液；

21、s4.3：按固液比1g：（20-30）ml将二苯甲酰甲烷加入乙醇中，充分搅拌溶解，再加入上述混合氯化物溶液，继续搅拌混合，然后加入氨水调节ph至6-7，并以50-60℃加热搅拌1-2h，形成配合物，得到悬浮液a；

22、s4.4：按固液比1g：（50-60）ml将十四酸溶于乙醇中，再加入上述悬浮液a中，用氨水调节ph至6-7，保持温度不变，继续搅拌反应40-50min，得到悬浮液b；

23、s4.5：按固液比1g：（60-70）ml将邻菲罗啉溶于乙醇中，再加入上述悬浮液b中，用氨水调节ph至6-7，保持温度不变，继续搅拌反应1-2h，静置8-10h，经过滤、洗涤和真空干燥，得到二元配合物固体粉料。

24、进一步地，s5具体包括如下步骤：

25、s5.1：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按摩尔比1：（10-16）：（4-6）搅拌混合，配制成混合溶液；

26、s5.2：向上述混合溶液中加入盐酸调节ph至3-4，然后以50-60℃加热搅拌1-2h，自然冷却至室温后，得到二氧化硅溶胶；

27、s5.3：将步骤s4.5制得的二元配合物固体粉料加入上述二氧化硅溶胶中，充分搅拌分散，再静置陈化28-32h，得到混合溶胶；

28、s5.4：将步骤s3.2制得的双层镀膜硅片浸渍在上述混合溶胶中，静置2-3min后，以1500-2000μm/s的速度提拉镀膜，经200-300℃热处理30-40min后，在双层镀膜硅片正、背面分别形成掺杂减反射钝化膜层，得到钝化硅片。

29、进一步地，真空蒸发镀膜设备的蒸发速率为0.3-0.5å/s。

30、进一步地，磁控溅射条件如下：氩气流量为40-50sccm、氨气流量为60-80sccm、溅射功率为180-220w、沉积压强为0.6-0.8pa、溅射时间为1-2h。

31、进一步地，二苯甲酰甲烷与混合氯化物溶液中氯化铕的摩尔比为（2-3）：1。

32、进一步地，十四酸的乙醇溶液与悬浮液a的体积比为1：（1.4-1.6）。

33、进一步地，邻菲罗啉的乙醇溶液与悬浮液b的体积比为1：（1.8-2.4）。

34、进一步地，二元配合物固体粉料的加入量为二氧化硅溶胶质量的0.3-0.5%。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

36、1、本发明通过先将氧化铕溶于浓盐酸中制成混合氯化物，再将混合氯化物溶于乙醇，并加入二苯甲酰甲烷的乙醇溶液中，加热搅拌形成配合物，再加入十四酸的乙醇溶液，加热搅拌进行反应，然后再加入邻菲罗啉的乙醇溶液，继续加热搅拌进行反应，制成二元配合物固体粉料，将该二元配合物固体粉料加入二氧化硅溶胶中，并对双层镀膜硅片进行提拉镀膜，在其正反面形成掺杂减反射钝化膜后，一方面，由于二元配合物固体粉料的掺加量较少，不会造成减反射膜的可见光透过率下降，另一方面，二元配合物固体粉料中的铕离子能够使掺杂减反射钝化膜把晶体硅太阳能电池不易吸收的紫外光转化成光谱响应良好的可见光，从而提高太阳能电池的光吸收效率，达到提高晶体硅太阳能电池转换效率的效果，此外，由于镧离子本身并不发光，它的4f电子一般为半充满或全充满，其最低激发态能级远高于配体的激发三重态能级，配体无法有效地将能量给予镧离子，导致这些能量被集中传递给铕离子，因此，镧元素的引入能够协同铕离子进一步增强掺杂减反射钝化膜的发光强度，使电池的光电转换效率得到进一步提升。

37、2、本发明通过利用真空蒸发镀膜设备在背面topcon结构硅片的背面热蒸镀一层moox膜，一方面，由于moox膜具有较高的空穴迁移率，可以有效传输空穴，减少空穴的复合损失，从而提高晶体硅太阳能电池的短路电流密度，另一方面，moox膜又可以提供一定的界面钝化效果，减少表面态密度，提高载流子的寿命，从而提高晶体硅太阳能电池的填充因子。

38、3、本发明以纯钒为靶材、以氨气为反应气体，利用磁控溅射法在背面蒸镀moox膜层的单层镀膜硅片背面沉积一层氮化钒膜，实现对载流子空穴的收集，由于氮化钒可以选择性传输空穴，减少电子的传输，有助于减少载流子在界面处的复合损失，提高空穴的收集效率，帮助空穴迅速传输到电极，从而达到提高光电转换效率的目的。