[发明专利]一种基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)n型硅片的清洗：将n型硅片依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗20-40分钟，并用氮气吹干，接着将吹干的n型硅片置于浓硫酸/双氧水混合溶液中，110-120℃下热处理40-60分钟，接着用去离子水冲洗n型硅片，；

(2)在n型硅片的表面制备硅纳米线阵列：将步骤1得到的硅片置于硝酸银/氢氟酸混合溶液中，其中硝酸银的摩尔浓度为0.02mol/l，氢氟酸的摩尔浓度为4.8mol/l，并在室温下反应20-40分钟，然后取出n型硅片，去离子冲洗后，在硝酸溶液中浸泡30-70分钟，以去除n型硅片表面的银颗粒，然后用去离子水清洗硅片，并用氮气吹干以备用；

(3)对n型硅片以及硅纳米线各自的表面进行钝化处理：将步骤2得到n型硅片在氢氟酸溶液中浸泡5-20分钟，然后浸入硫化氨的水溶液中，n型硅片作为阳极，并在硫化氨的水溶液中放置铂电极作为阴极，进行电镀硫化处理，在n型硅片以及硅纳米线各自的表面形成硫化钝化层；

(4)硅纳米线/P3HT复合活性膜的制备：在步骤3得到的n型硅片的正面旋涂含有n型硅纳米线的P3HT溶液，转速为500-1500转/分钟，旋涂时间为2-5分钟，然后置于氮气氛围中进行退火处理，退火温度为100℃，退火时间为5-15分钟，形成致密的硅纳米线/P3HT复合活性膜；

(5)PEDOT:PSS/P型Cu9S5导电化合物/硼掺杂石墨烯复合导电层的制备：在硅纳米线/P3HT复合活性膜表面旋涂含有P型Cu9S5导电化合物和硼掺杂石墨烯的PEDOT:PSS溶液；转速为2000-3000转/分钟，旋涂时间为3-6分钟，然后置于氮气氛围中进行退火处理，退火温度为110-120℃，退火时间为10-20分钟，形成致密的PEDOT:PSS/P型Cu9S5导电化合物/硼掺杂石墨烯复合导电层；

(6)聚乙烯亚胺有机钝化层的制备：在所述n型硅片正面旋涂聚乙烯亚胺溶液，然后置于氮气氛围中进行退火处理，退火温度为90-120℃，退火时间为5-10分钟，以形成聚乙烯亚胺有机钝化层；

(7)ITO透明导电层的制备：在步骤6得到的n型硅片的正面利用磁控溅射工艺形成ITO透明导电层；

(8)正面银栅电极的制备：在真空环境下利用热蒸镀法，在n型硅片正面蒸镀正面银栅电极；

(9)背面电极的制备：在真空环境下利用热蒸镀法，在n型硅片背面蒸镀钛钯银背面电极；

其中，在所述步骤(4)中，所述n型硅纳米线的长度为600-900nm，所述n型硅纳米线的直径为10-40nm，所述硅纳米线/P3HT复合活性膜的厚度为30-50纳米；

其中，所述PEDOT:PSS/P型Cu9S5导电化合物/硼掺杂石墨烯复合导电层的厚度为30-60nm。

2.根据权利要求1所述的基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述含有n型硅纳米线的P3HT溶液的制备方法为：采用金属离子辅助化学刻蚀法在n型硅基底的上表面制备n型硅纳米线阵列，然后利用刀片将n型硅纳米线阵列刮入P3HT溶液中，以形成所述含有n型硅纳米线的P3HT溶液。

3.根据权利要求1所述的基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯亚胺有机钝化层的厚度为1-2纳米。

4.根据权利要求1所述的基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述ITO透明导电层的厚度为50-150nm，所述正面银栅电极的厚度为50-100纳米。

5.根据权利要求1所述的基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池的制备方法，其特征在于：所述钛钯银背面电极的厚度为100-200nm。

6.一种基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池，其特征在于，所述基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池为采用权利要求1-5任一项所述的方法制备形成的基于硅纳米线阵列的异质结光伏电池。