一种透明晶硅太阳能电池及制备方法与流程

本发明属于太阳能光伏，具体涉及一种透明晶硅太阳能电池及制备方法。

背景技术：

1、目前，全球约40％的能耗用于建筑物上，并且随着工业化的发展，这一比例还会有所增加。在当前推崇的绿色建筑物、超低能耗建筑物、近零能耗建筑物中，仅依靠节约降低能耗不能满足需求，需配备主动产能的设施，采用分布式发电是最直接且效率较高的一种方式，因此在建筑物中安装能量转换装置已经得到广泛的研究，例如在建筑物的外墙和屋顶上安装太阳能电池板实现自主发电。

2、然而，随着玻璃摩天大楼的日益普及，用于安装太阳能电池板的外墙和屋顶的面积正在逐步减少，而且在外墙和屋顶上安装不透明的太阳能电池板可能会损害建筑物的原始设计，影响美观。

3、基于此，透明太阳能电池因其可透光性带来的复合能源效益将成为光伏建筑发展的主要方向，而且有望取代普通玻璃成为新一代建筑光伏一体化材料，另外除了用于建筑物的窗户上之外，透明太阳能电池也可以用于汽车的天窗和车窗、玻璃温室大棚及显示设备屏幕等多种领域。

4、专利cn113782622b公开了一种薄膜太阳能电池板及其制备方法，薄膜太阳能电池板包括自下而上依次设置的透明衬底、导电膜层、太阳能电池薄膜层和背电极层，薄膜太阳能电池板在背电极层一侧的表面上布设有微孔阵列，微孔阵列中的微孔自背电极层的表面延伸至透明衬底，微孔的深度使得微孔的底部至少延伸至透明衬底的表面，而使得光线能够通过微孔透射到透明衬底中；其中太阳能电池薄膜层为非晶硅太阳能电池、cdte太阳能电池、cigs太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池中的任意一种，当太阳能电池薄膜层选用cdte太阳能电池时，cdte太阳能电池的发电效率相对较低，当太阳能电池薄膜层选用钙钛矿太阳能电池时，钙钛矿太阳能电池的长期稳定性较差，当太阳能电池薄膜层选用有机太阳能电池时，有机太阳能电池的发电效率较低且长期稳定性较差，进而制约薄膜太阳能电池板的应用。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种透明晶硅太阳能电池及制备方法，该透明晶硅太阳能电池的稳定性好、发电效率高且可见光透过率高。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种透明晶硅太阳能电池，包括自下而上依次设置的微网格状底电极、第一透明导电层、第一掺杂非晶硅层、第一本征非晶硅层、微孔单晶硅衬底、第二本征非晶硅层、第二掺杂非晶硅层、第二透明导电层和微网格状顶电极，所述微孔单晶硅衬底上设有微孔阵列，所述微孔阵列中的微孔延伸至第一透明导电层的下侧并延伸至第二透明导电层的上侧，所述微网格状底电极设置在第一透明导电层上微孔之间的间隙处并形成微网格状，所述微网格状顶电极设置在第二透明导电层上微孔之间的间隙处并形成微网格状。

4、进一步地，所述第一透明导电层与第二透明导电层均为ito、azo、gzo、fto透明导电膜中的一种。

5、进一步地，所述第一掺杂非晶硅层为n型a-si且第二掺杂非晶硅层为p型a-si，或者所述第一掺杂非晶硅层为p型a-si且第二掺杂非晶硅层为n型a-si，所述第一掺杂非晶硅层与第二掺杂非晶硅层的厚度均控制在5-20nm。

6、进一步地，所述第一本征非晶硅层与第二本征非晶硅层的厚度均控制在5-20nm。

7、进一步地，所述微孔单晶硅衬底为n型或p型且厚度控制在150-300μm，所述微孔阵列中的微孔尺寸控制在100-500μm，相邻两个所述微孔之间的间距控制在100-500μm。

8、进一步地，所述透明晶硅太阳能电池的可见光透过率为20-50％。

9、进一步地，所述微网格状底电极与微网格状顶电极均为ag或al；所述微网格状底电极与微网格状顶电极所围成的各个微网格均呈六边形、正方形或圆形。

10、一种透明晶硅太阳能电池的制备方法，用于制备上述透明晶硅太阳能电池，包括以下步骤：

11、s1、在单晶硅衬底上制备微孔阵列，得到微孔单晶硅衬底；

12、s2、在所述微孔单晶硅衬底的上表面依次沉积第二本征非晶硅层、第二掺杂非晶硅层和第二透明导电层；

13、s3、在所述第二透明导电层的上表面制备微网格状顶电极；

14、s4、在所述微孔单晶硅衬底的下表面依次沉积第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层和第一透明导电层；

15、s5、在所述第一透明导电层的下表面制备微网格状底电极。

16、进一步地，

17、步骤s1具体为：先采用光刻方法在所述单晶硅衬底上制备出微孔阵列的图案，得到单晶硅衬底光刻模板，然后采用深度反应离子刻蚀方法在所述单晶硅衬底光刻模板上刻蚀单晶硅衬底并制备微孔阵列，得到微孔单晶硅衬底；

18、步骤s3具体为：先采用光刻方法在所述第二透明导电层的上表面制备出微网格状的图案，得到第二透明导电层光刻模板，然后采用蒸镀或丝网印刷的方法在所述第二透明导电层光刻模板上制备微网格状顶电极；

19、步骤s5具体为：先采用光刻方法在所述第一透明导电层的下表面制备出微网格状的图案，得到第一透明导电层光刻模板，然后采用蒸镀或丝网印刷的方法在所述第一透明导电层光刻模板上制备微网格状底电极。

20、进一步地，

21、步骤s1中：所述微孔单晶硅衬底为n型或p型且厚度控制在150-300μm，所述微孔阵列中的微孔尺寸控制在100-500μm，相邻两个所述微孔之间的间距控制在100-500μm；

22、步骤s2中：所述第二本征非晶硅层的厚度控制在5-20nm，所述第二掺杂非晶硅层为n型a-si或p型a-si，所述第二掺杂非晶硅层的厚度控制在5-20nm，所述第二透明导电层为ito、azo、gzo、fto透明导电膜中的一种；

23、步骤s3中：所述微网格状顶电极为ag或al，所述微网格状顶电极所围成的各个微网格均呈六边形、正方形或圆形；

24、步骤s4中：所述第一本征非晶硅层的厚度控制在5-20nm，当所述第二掺杂非晶硅层为n型a-si时，所述第一掺杂非晶硅层为p型a-si，当所述第二掺杂非晶硅层为p型a-si时，所述第一掺杂非晶硅层为n型a-si，所述第一掺杂非晶硅层的厚度控制在5-20nm，所述第一透明导电层为ito、azo、gzo、fto透明导电膜中的一种；

25、步骤s5中：所述微网格状底电极为ag或al，所述微网格状底电极所围成的各个微网格均呈六边形、正方形或圆形。

26、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

27、本发明中的透明晶硅太阳能电池，包括自下而上依次设置的微网格状底电极、第一透明导电层、第一掺杂非晶硅层、第一本征非晶硅层、微孔单晶硅衬底、第二本征非晶硅层、第二掺杂非晶硅层、第二透明导电层和微网格状顶电极，微孔单晶硅衬底上设有微孔阵列，微孔阵列中的微孔延伸至第一透明导电层的下侧并延伸至第二透明导电层的上侧，微网格状底电极设置在第一透明导电层上微孔之间的间隙处并形成微网格状，微网格状顶电极设置在第二透明导电层上微孔之间的间隙处并形成微网格状；本透明晶硅太阳能电池中的第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层均起到钝化作用，通过在微孔单晶硅衬底的下表面沉积富氢的第一本征非晶硅层，并通过在微孔单晶硅衬底的上表面沉积富氢的第二本征非晶硅层，能有效地将悬挂键氢化并降低表面缺陷，从而显著提高少子寿命，增加开路电压，最终提高电池效率，第一掺杂非晶硅层与第二掺杂非晶硅层用于形成p-n结，第一透明导电层用于纵向收集载流子并向微网格状底电极运输，第二透明导电层用于纵向收集载流子并向微网格状顶电极运输；由于微孔单晶硅衬底上设有微孔阵列，且微孔阵列中的微孔延伸至第一透明导电层的下侧并延伸至第二透明导电层的上侧，微网格状底电极设置在第一透明导电层上微孔之间的间隙处，微网格状顶电极设置在第二透明导电层上微孔之间的间隙处，这样微网格状底电极不会覆盖住第一透明导电层上的微孔，微网格状顶电极不会覆盖住第二透明导电层上的微孔，进而本透明晶硅太阳能电池整体具有微孔阵列，可见光能透过微孔阵列中的微孔通过本透明晶硅太阳能电池，从而本透明晶硅太阳能电池的透光性更好、可见光透过率高，而且可见光在透过微孔阵列中的微孔时不发生衍射，同时人眼的视觉分辨率又无法察觉这些微孔的存在，本透明晶硅太阳能电池的可见光透过率可通过单晶硅衬底上的微孔尺寸和相邻两个微孔之间的间距进行调节，并且与背景技术中现有的透明薄膜太阳能电池相比，本透明晶硅太阳能电池的稳定性好且发电效率高，适宜于工程推广应用。