双层硅纳米线太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能电池的技术领域，特别是涉及一种双层硅纳米线太阳能电池，可用于光伏发电。
【背景技术】
[0002]近年来，我国的光伏产业的发展速度惊人，产量已经稳居全球第一。但是国内相关的科学研宄还很缺乏，技术积累薄弱，阻碍了光伏产业的进一步发展。目前太阳能电池的研宄主要集中在如何提高电池的光电转换效率方面。
[0003]由于太阳能丰富且清洁，对广泛的能源相关应用而言，光伏器件极具吸引力。然而，目前硅基和其他太阳能电池的光电转化效率低，使太阳能的成本较高，阻碍了其发展和应用。太阳能电池的光电转化率定义为太阳能电池的电输出与太阳能电池表面区域入射的太阳能之比。在实际太阳能电池的制作中，有很多因素限制着器件的性能，因而在太阳能电池的设计和材料的选择等方面必须考虑这些因素的影响。
[0004]为了提高太阳能电池的光电转化率，需要采用陷光技术。当光经过这些结构时，光束会发生散射，散射光以较大的入射角进入薄膜电池的吸收层，由于吸收层材料的折射系数通常比周围材质的折射率高，大角散射的光束在吸收层中易于发生全反射。全反射光束在吸收层中来回振荡，直至被吸收层吸收生成光生载流子。这样通过陷光技术，可以有效提高薄膜太阳能电池的光吸收，从而提高电池转化效率。
[0005]现有的薄膜太阳能电池的剖面结构如图2所示。其结构自上而下分别为:窗口层1、吸收层2、背电极3、钢化玻璃衬底4。窗口层I采用ITO氧化铟锡透明导电薄膜，吸收层2由非晶硅组成的PIN结构成。当光入射电池表面进入吸收层2被换能结构吸收前，会有一部分光线在窗口层3被金属电极遮挡或发生表面反射，使其对光子的利用率降低，太阳能电池难以获得更高的能量转换效率。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于针对现有技术中太阳能电池光电转换效率低的问题，提出一种双层硅纳米线太阳能电池，以利用硅纳米线，使更多的光线进入太阳能电池吸收层被吸收，提高太阳能电池的光电转换效率。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提出的双层硅纳米线太阳能电池，自上而下依次为窗口层2、吸收层3、背电极5和钢化玻璃衬底层6，其特征在于:窗口层2上增设有第一纳米线层I ;吸收层3与背电极5之间增设有第二纳米线层4。
[0008]上述双层娃纳米线太阳能电池，其特征在于:所述第一纳米线层I和第二纳米线层I均由相互交叉堆叠的硅纳米线构成，该相互交叉堆叠的硅纳米线层是通过酒精溶液转移形成。
[0009]上述双层娃纳米线太阳能电池，其特征在于:所述的第一纳米线层I和第二纳米线层4中每根硅纳米线的直径为40-80nm，长度为20-40 μπι。
[0010]上述双层硅纳米线太阳能电池，其特征在于:所述的其窗口层2由ITO氧化铟锡透明导电薄膜构成。
[0011]上述双层娃纳米线太阳能电池，其特征在于:所述的吸收层3由厚度为10-15nm的P型非晶硅层、厚度为20-30nm的本征非晶硅层和厚度为10_15nm的N型非晶硅层由上至下依次层叠构成。
[0012]上述双层硅纳米线太阳能电池，其特征在于:所述的背电极5由厚度为20nm/20nm/200nm的钛一镲一金多层金属构成。
[0013]本实用新型由于采用硅纳米线结构，因而能对未进入窗口层的入射光进行传输利用，提高了光的利用率；同时由于硅纳米线的透明导电性和调制光波导作用，进一步减小了串联电阻，增强了太阳能电池的陷光性能，提高了太阳能电池光电转换效率。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的剖面结构示意图。
[0015]图2是现有太阳能电池剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1，本实用新型给出如下三实施例:
[0017]实施例1:
[0018]本实例的双层硅纳米线太阳能电池自上而下依次为第一纳米线层1、窗口层2、吸收层3、第二纳米线层4、背电极5和钢化玻璃衬底层6。其中，所述第一纳米线层I和第二纳米线层4均由相互交叉堆叠的硅纳米线构成，该相互交叉堆叠的硅纳米线层是通过酒精溶液转移形成的，该娃纳米线层中每根娃纳米线的直径为40nm，长度为20 μ m ;所述窗口层2由ITO氧化铟锡透明导电薄膜构成；所述吸收层3由厚度为1nm的P型非晶硅层、厚度为20nm的本征非晶硅层和厚度为1nm的N型非晶硅层自上而下依次层叠构成；所述背电极5采用厚度为20nm/20nm/200nm的钛一镲一金多层金属材料。
[0019]实施例2:
[0020]本实例的双层硅纳米线太阳能电池结构与实施例1相同，其参数变化如下:
[0021]所述第一纳米线层I和第二纳米线层4中每根硅纳米线的直径为60nm，长度为30 μm ;所述吸收层3中，P型非晶硅层的厚度为13nm，本征非晶硅层的厚度为25nm，N型非晶娃层的厚度为13nm。
[0022]实施例3:
[0023]本实例的双层硅纳米线太阳能电池结构与实施例1相同，其参数变化如下:
[0024]所述第一纳米线层I和第二纳米线层4中每根硅纳米线的直径为80nm，长度为40 μ m ;P型非晶娃层的厚度为15nm，本征非晶娃层的厚度为30nm，N型非晶娃层的厚度为15nm0
[0025]本实用新型的制备过程是:
[0026]首先，采用电子束蒸发工艺在清洗过的钢化玻璃衬底6上自下而上沉积厚度为20nm/20nm/200nm的钛-镲-金多层金属，形成背电极5 ;再制作娃纳米线悬浮溶液，并将此悬浮溶液用滴管转移至背电极5上，形成第二纳米线层4 ;
[0027]接着，在已形成的第二纳米线层4上采用等离子增强化学气相淀积PECVD工艺依次沉积厚度为10-15nm的N型非晶硅层、厚度为20_30nm的本征非晶硅层和厚度为10_15nm的P型非晶硅层，形成吸收层3;
[0028]最后，在吸收层3上采用磁控溅射工艺沉积ITO氧化铟锡透明导电薄膜，作为窗口层2，用滴管将已制作好的硅纳米线悬浮液转移到窗口层2上，形成第一纳米线层1，完成双层娃纳米线太阳能电池的制备。
[0029]本实用新型能够提高对入射光的收集和利用，改善了太阳能电池的转换效率。
【主权项】
1.一种双层硅纳米线太阳能电池，自上而下依次为窗口层(2)、吸收层(3)、背电极(5)和钢化玻璃衬底层(6)，其特征在于: 窗口层(2)上增设有第一纳米线层(I); 吸收层⑶与背电极(5)之间增设有第二纳米线层(4)。
2.根据权利要求1所述的双层硅纳米线太阳能电池，其特征在于:所述第一纳米线层(I)和第二纳米线层(4)均由相互交叉堆叠的硅纳米线构成，该相互交叉堆叠的硅纳米线层通过酒精溶液转移形成。
3.根据权利要求1所述的双层硅纳米线太阳能电池，其特征在于:第一纳米线层(I)和第二纳米线层(4)中每根硅纳米线的直径为40-80nm，长度为20-40 μπι。
4.根据权利要求1中所述的双层硅纳米线太阳能电池，其特征在于，其窗口层(2)由ITO氧化铟锡透明导电薄膜构成。
5.根据权利要求1中所述的双层硅纳米线太阳能电池，其特征在于，吸收层(3)由厚度为10-15nm的P型非晶硅层、厚度为20_30nm的本征非晶硅层和厚度为10_15nm的N型非晶硅层由上至下依次层叠构成。
6.根据权利要求1中所述的双层硅纳米线太阳能电池，其特征在于，背电极(5)由厚度为20nm/20nm/200nm的钛一镲一金多层金属构成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种双层硅纳米线太阳能电池，主要解决现有太阳能电池光电转换效率低的问题。其自上而下依次为第一纳米线层(1)、窗口层(2)、吸收层(3)、第二纳米线层(4)、背电极(5)、钢化玻璃衬底层(6)。其中第一纳米线层(1)和第二纳米线层(4)均由相互交叉堆叠的硅纳米线构成，该相互交叉堆叠的硅纳米线层是通过酒精溶液转移形成，每根硅纳米线的直径为40-80nm，长度为20-40μm。本实用新型通过采用硅纳米线层，有效降低了电池表面的光反射率，增强了太阳能电池的陷光性能，提高了太阳能电池光电转换效率，可用于光伏发电。
【IPC分类】H01L31-0216
【公开号】CN204315580
【申请号】CN201520041667
【发明人】倪玉凤, 郭辉, 黄海栗, 苗东铭, 胡彦飞, 张玉明
【申请人】中电投西安太阳能电力有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月21日