[发明专利]一种黑硅太阳能电池及其制备方法有效

申请号：	201810001986.2	申请日：	2018-01-02
公开（公告）号：	CN108172657B	公开（公告）日：	2019-10-22
发明（设计）人：	胡进;蔡赛	申请（专利权）人：	东阳市特意新材料科技有限公司
主分类号：	H01L31/074	分类号：	H01L31/074;H01L31/18
代理公司：	暂无信息	代理人：	暂无信息
地址：	322100 浙江省金***	国省代码：	浙江;33
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摘要：	本发明涉及一种黑硅太阳能电池及其制备方法，所述黑硅太阳能电池的制备方法包括：n型硅片表面黑硅层的制备；黑硅层表面的钝化处理；硼掺杂石墨烯/Spiro‑OMeTAD复合活性层的制备；n型硅片背面ZnO/PEI复合插入层的制备；ITO透明导电层的制备；正面电极的制备；背面电极的制备。通过制备硼掺杂石墨烯/Spiro‑OMeTAD复合活性层，改善复合活性层与黑硅层之间的半导体接触性能，进而提高黑硅太阳能电池的光电转换效率。
搜索关键词：	制备黑硅太阳能电池复合活性黑硅层硼掺杂石墨烯光电转换效率背面电极钝化处理接触性能正面电极插入层半导体背面复合
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【主权项】：

1.一种黑硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)n型硅片表面黑硅层的制备；(2)黑硅层表面的钝化处理；(3)硼掺杂石墨烯/Spiro‑OMeTAD复合活性层的制备，其包括：步骤3a，通过湿法转移法将硼掺杂石墨烯转移至黑硅层表面，步骤3b，接着旋涂Spiro‑OMeTAD溶液，多次重复交替执行所述步骤3a和所述步骤3b，然后进行退火处理，以形成所述硼掺杂石墨烯/Spiro‑OMeTAD复合活性层；(4)n型硅片背面ZnO/PEI复合插入层的制备；(5)在所述硼掺杂石墨烯/Spiro‑OMeTAD复合活性层的表面制备ITO透明导电层；(6)正面电极的制备；(7)背面电极的制备。

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摘要：本发明公开了一种硅基硫化锑异质结太阳电池，从上至下依次包括前电极、减反层、电子传输层、硅基体、空穴传输层和背电极；所述电子传输层的材料包含硫化锑，所述硅基体为p型单晶硅。本发明所述异质结太阳电池采用硫化锑作为电子传输层，硫化锑与p型硅能带结构能较好地匹配，有利于电子的传输，硫化锑的少子扩散长度大，可以获得较大的短路电流。本发明还公开了一种硅基硫化锑异质结太阳电池的制备方法，该方法工艺简单、低温、安全、环保、易实现，且成本优势显著，略去高温扩散p‑n结工艺，以及HIT电池制备中使用的危险气体等。

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摘要：本发明公开了一种等离极化激元横向异质集成的太阳电池。本发明采用n型有机聚合物材料与p型硅衬底构成的异质结作为可见光波段的子电池，并在电池的制备过程中引入等离激元陷光结构，实现电池对可见光波段光的高效吸收；采用传导型表面等离极化激元(SPP)纳米锥晶体阵列结构与n型有机聚合物材料层作为红外波段的子电池，通过设计纳米锥阵列的尺寸和形貌，利用太阳光中长波段的入射光在纳米锥与n型有机聚合物界面激励起SPP模式波，通过分离与收集该模式波通过能量转化得到的电子空穴对，实现对特定波段的红外光的响应或红外波段宽光谱的响应。该电池设计可综合解决传统多结电池中的晶格匹配及成本高问题，大幅降低电池材料成本。

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摘要：本发明公开了一种选择性接触晶体硅异质结太阳能电池及其制备方法，电池结构分为若干层，自上而下为：Ag/ITO/MoOx/SiOy/n‑c‑Si/SiOy/LiFz/Al；制备时：利用硝酸氧化法在硅片前后表面生长一层超薄SiOy层(1.0～1.3nm)，然后在硅片正面依次生长MoOx、ITO、Ag，硅片背面依次生长LiFx和Al。本发明分别利用MoOx的高功函数、LiFz的低功函数特性弯曲MoOx/c‑Si和LiFz/c‑Si异质结能带，实现对光生载流子进行选择性分离。

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摘要：本发明公开了一种背接触晶体硅异质结太阳能电池，所述太阳能电池包括：硅基体、第一钝化层、第二钝化层、减反射薄膜、金属氧化物反射极、金属电极、LiFx薄膜；第一钝化层沉积在所述硅基体上表面；减反射薄膜沉积在第一钝化层的上表面；第二钝化层沉积在所述硅基体下表面；金属氧化物反射极沉积在第二钝化层的下表面的一端，LiFx薄膜沉积在第二钝化层的下表面的另一端；金属电极蒸镀在所述金属氧化物反射极和LiFx薄膜的下表面；金属氧化物反射极和LiFx薄膜之间设置有空隙；金属氧化物反射极为太阳能电池的正极，金属电极为所述太阳能电池的负极。本发明通过设置金属氧化物反射极，避免了由发射极引起的寄生性吸收、俄歇复合和“死层”问题。

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摘要：本发明公开了一种硒化钼/硅异质结太阳能电池及其制备方法。它以二维硒化钼薄膜和硅片为光敏单元，吸收可见光及近红外光，硒化钼/硅异质结为太阳能电池光生电子和空穴的核心收集单元。由于二维MoSe2具有1.55 eV的直接带隙，能有效吸收400～800 nm的可见光，具有较高的光电转换效率，能显著提高太阳能电池的内量子效率。同时，MoSe2与Si材料形成异质结，可充分吸收可见光与近红外太阳光，且异质结对光生电子、空穴有很强的收集作用，从而提高了太阳能电池的光伏效应和转换效率。本发明提供的MoSe2/Si异质结太阳能电池在350 mW白光照射下，光能转换效率达到2.26%。

一种应用于晶体硅太阳电池的Si/TiOx结构-201720346724.0
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申请日： 2017-04-05 - 公布日： 2018-03-02 - 主分类号： H01L31/074
摘要：一种应用于晶体硅太阳电池的Si/TiOx结构，在晶体硅表面之上为一层钝化TiOx层，钝化TiOx层之上为一层n‑TiOx层，形成晶体硅‑钝化TiOx层‑n‑TiOx层结构。该结构使用双层TiOx与晶体硅形成异质结。其中，内层的钝化TiOx可对硅片表面形成良好钝化，而外层的n‑TiOx层为掺杂浓度较高的TiOx，可使异质结内部形成较强的内建电场。本实用新型的晶体硅太阳电池可同时实现较高的开路电压和短路电流。可使硅太阳电池具有较高的光电转换效率。

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申请日： 2016-11-30 - 公布日： 2018-01-30 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明公开了一种HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin‑layer)太阳能电池及其制备方法，该电池的组成包括N型单晶硅衬底(N‑c‑Si)、本征氢化非晶硅层(a‑SiH)、低氢气稀释比(RH)的P型微晶硅层、高RH的P型微晶硅层、ITO(indium tin oxide)透明导电薄膜、正面栅线电极、DBRs(Distributed Bragg reflectors)、背电极。DBRs是由三层重掺杂N型非晶硅薄膜和氮化硅薄膜构成。本发明优化了HIT太阳能电池窗口层和背反射层的结构，能够大大提升电池对近红外光的吸收，降低串联电阻，提升开路电压和短路电流，进而提升太阳能电池效率。

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申请日： 2016-05-19 - 公布日： 2017-11-28 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明公开了一种硅基异质接面太阳能电池及其制程方法。硅基异质接面太阳能电池，包含一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中硅基PN接面结构是由一P型半导体层与一N型半导体基板所组成，N型半导体基板具有一第一糙化表面以及一第二糙化表面，且P型半导体层的能隙不同于N型半导体基板的能隙；其中，第一糙化表面以及第二糙化表面以经由一异向性蚀刻，以形成具有凹凸的一金字塔纹理化结构，金字塔纹理化结构的金字塔宽度在5微米至15微米之间，且金字塔锥顶高度在于4微米至10微米之间。借由无异丙醇的变温纹理化碱蚀刻，该硅基异质接面太阳能电池能具有高质量的纹理结构，改善其电流特性及提升光电转换效率的特性。

GaAs单结太阳能电池-201621478204.7
发明人：王颖 -专利权人：陕西学前师范学院
申请日： 2016-12-30 - 公布日： 2017-11-03 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本实用新型涉及一种GaAs单结太阳能电池，包括Si衬底层，依次层叠于所述Si衬底层之上的Ge外延层、GaAs单结电池层、接触层、反射膜，其中所述Ge外延层中Ge为LRC晶体。本实用新型GaAs单结太阳能电池采用LRC工艺制备的Ge晶体作为外延层，具有高质量的Ge/Si衬底，较低的位错密度，且Ge外延层很薄，利于光的透过，具有高器件性能。

GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池-201621476419.5
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摘要：本实用新型涉及一种GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池，包括Si衬底层，依次层叠于所述Si衬底层之上的Ge外延层、底电池层、中电池层、顶电池层、接触层和反射膜；所述Ge外延层中Ge为LRC晶体；所述底电池层包括Ge基区、Ge发射区、GaAs窗口层；所述中电池层包括第一GaAs隧道结、GaAs中电池背场、GaAs基区、GaAs发射区、Ge0.51In0.49P窗口层、所述顶电池层包括第二GaAs隧道结、Ge0.51In0.49P顶电池背场、Ge0.51In0.49P基区、Ge0.51In0.49P发射区以及Al0.53In0.47P窗口层。本实用新型中所述Ge外延层为LRC晶体，可有效降低Ge/Si衬底的位错密度；同时，Si衬底上Ge薄膜厚度也较前述常见方法更薄，从而更有利于光的透过。本实用新型提供所述GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池将获得更高的光电转化效率。

一种氮化锌锡pn结及其制备方法-201510428808.4
发明人：梁凌燕;秦瑞锋;曹鸿涛;张胜男;李秀霞;罗浩 -专利权人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
申请日： 2015-07-20 - 公布日： 2017-07-25 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明公开了一种氮化锌锡pn结及其制备方法，该pn结包括紧密接触的p型半导体和n型半导体，以及分别设于所述p型半导体和n型半导体上的第一电极和第二电极，其特征在于，所述的p型半导体的材料为Si，所述的n型半导体的材料为ZnSnN2。本发明的pn结有明显的整流效应，在太阳能电池领域具有潜在的应用价值。

一种过渡金属氧化物‑硅异质结太阳能电池及其制备方法-201510269958.5
发明人：谢伟广;梁智敏;苏明泽 -专利权人：暨南大学
申请日： 2015-05-22 - 公布日： 2017-07-04 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明公开了一种过渡金属氧化物‑硅异质结太阳能电池及其制备方法。该过渡金属氧化物‑硅异质结太阳能电池包括金属背电极、硅倒金字塔阵列、N型硅基底、硅金字塔阵列、空穴传输层和电池的正极；其中，所述的空穴传输层为过渡金属氧化物薄膜。本发明用过渡金属氧化物薄膜作为空穴传输层，一方面相对P型的共轭有机物作为空穴传输层，提高了太阳能电池的稳定性，降低了工艺上对封装的要求，从而降低了制造成本，另一方面相对传统的硅太阳能电池，不需要高温磷扩散及去扩散层等工艺，简化了工艺，大大节约了制造成本。另外，本发明还对硅基的表面进行甲基化处理，不仅提高了器件的性能，还提高了器件在空气中的稳定性。

一种硅基硫化锌异质结太阳电池及其制备方法-201611205458.6
发明人：沈辉;邱开富;邱德鹏;谢琦;蔡伦;吴伟梁 -专利权人：中山大学
申请日： 2016-12-23 - 公布日： 2017-05-31 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明公开了一种硅基硫化锌异质结太阳电池，所述硅基硫化锌异质结太阳电池的结构为银前电极/氢掺杂AZO透明导电膜/硫化锌薄膜/硅基体/铝背场/铝电极，所述硫化锌薄膜为n型硫化锌发射极，所述硅基体为p型单晶硅，所述n型硫化锌发射极与所述p型单晶硅形成异质结太阳电池。该异质结太阳电池中硫化锌与硅晶格匹配好，具有较高的开路电压与短路电流，转换效率高；本发明还公开了上述硅基硫化锌异质结太阳电池的制备方法，该制备方法成本和能耗低，避免了高温过程。

一种异质结太阳电池及其制备方法-201611065521.0
发明人：许烁烁;刘良玉 -专利权人：中国电子科技集团公司第四十八研究所
申请日： 2016-11-28 - 公布日： 2017-04-26 - 主分类号： H01L31/074
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HIT太阳能电池及提高HIT电池的短路电流密度的方法-201510016048.6
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申请日： 2015-01-13 - 公布日： 2017-02-01 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明公开一种HIT太阳能电池及提高HIT电池短路电流密度的方法，其中，所述HIT太阳能电池包括衬底层，设置在衬底层两侧的第一本征层和第二本征层，在衬底层受光侧第一本征层上设置的N型掺杂层，以及在衬底层背光侧第二本征层上设置的P型掺杂层，在所述N型掺杂层上设置有前电极，在所述P型掺杂层上设置有背电极。本发明提供的HIT太阳能电池将所述N型掺杂层作为受光面的窗口层，避免了高性能的P型材料作为窗口层不易制备的问题。本发明将N型掺杂层作为窗口层，其制备方便，且电导率为1～10‑5s/cm，带隙大于1.8eV，从而提高电池的短路电流密度。

用于太阳能电池的多晶硅/单晶硅异质结结构及其制备方法-201310474761.6
发明人：黄海宾;周浪;崔冶青;高江 -专利权人：南昌大学
申请日： 2013-10-12 - 公布日： 2017-01-04 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明提供了一种用于太阳能电池的多晶硅/单晶硅异质结结构及其制备方法。其结构为单晶硅片上一层掺杂类型相反的多晶硅薄膜作为发射极。多晶硅薄膜的结构及厚度、掺杂浓度分布均是可调的。其制备方法是：先低温气相沉积法沉积一层掺杂非晶或微晶硅薄膜，然后快速热处理晶化。本发明可获得更灵活的晶硅太阳能电池pn结结构和制备方法，为进一步改善晶硅太阳能电池器件结构和工艺，提高其转换效率提供了空间。

硅基异质接面太阳能电池-201620459734.0
发明人：张金隆;杨茹媛;陈坤贤 -专利权人：盐城金合盛光电科技有限公司
申请日： 2016-05-19 - 公布日： 2016-12-14 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本实用新型公开了一种硅基异质接面太阳能电池。硅基异质接面太阳能电池，包含：一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中硅基PN接面结构是由一P型半导体层与一N型半导体基板所组成，N型半导体基板具有一第一糙化表面以及一第二糙化表面，且P型半导体层的能隙不同于N型半导体基板的能隙；其中，该第一糙化表面以及该第二糙化表面具有凹凸的一金字塔纹理化结构，该金字塔纹理化结构中的该金字塔宽度与金字塔锥顶高度的比值在2到0.8之间。该硅基异质接面太阳能电池能具有高质量的纹理结构，改善其电流特性及提升光电转换效率的特性。

背接触式异质结太阳能电池-201620151235.5
发明人：孙嵩泉;王杨阳;孙友巍;葛怀庆;马磊;李晨;彭为报 -专利权人：普乐新能源（蚌埠）有限公司
申请日： 2016-02-29 - 公布日： 2016-07-27 - 主分类号： H01L31/074
摘要：背接触式异质结太阳能电池，包括由上到下依次叠层的ITO导电膜、掺杂非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜、N型硅片基板、N型非晶硅层薄膜、掺杂非晶硅薄膜和ITO导电膜，上层的ITO导电膜上表面印刷有正导电栅线，下层的ITO导电膜下表面印刷有背导电栅线，背导电栅线上印刷有封装点，所述的太阳能电池的两侧涂有绝缘涂层，绝缘涂层外有导电胶层，导电胶层与正导电栅线相接触，导电胶层与背导电栅线之间有绝缘槽隔离。本电池在电池周围涂导电胶层，将电池正面电极引到背面，制作工艺简单，而且不会因打孔造成短路，而且由于正面电极只在两侧通过导电胶层引出，在封装时，背面电极与正面电极接触的几率很低，即封装时不易短路。

基于石墨烯/半导体异质结的多功能发电机及其制造方法-201610082294.6
发明人：林时胜;钟汇凯;李晓强 -专利权人：浙江大学
申请日： 2016-02-05 - 公布日： 2016-06-29 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明公开了一种基于石墨烯/半导体异质结的多功能发电机，包括半导体衬底、第一电极、第二电极、两块绝缘层、石墨烯；第一电极和第二电极均位于半导体衬底上，且各电极与上述衬底之间均分别被一块绝缘层隔离，石墨烯覆盖于最上方，与第一电极、第二电极以及位于两电极之间的半导体衬底均接触，所述的第一电极、第二电极为功函数不同的金属电极。本发明的石墨烯/半导体异质结多功能发电机能够同时从太阳光和水流的动能之中获取电能，具有实用价值。

一种基于P/N异质结协同消反射性能的硅/二氧化钛三维复合材料及应用-201510997090.0
发明人：石刚;李赢;王大伟;倪才华;何飞;迟力峰;吕男 -专利权人：江南大学
申请日： 2015-12-28 - 公布日： 2016-05-25 - 主分类号： H01L31/074
摘要：本发明涉及一种基于P/N异质结协同消反射性能的硅/二氧化钛三维复合材料,依以下方法制备：(1)首先用碱液对硅片进行各向异性刻蚀，在硅片表面形成紧密排列的四方锥形貌；(2)然后将步骤(1)刻蚀后的硅片进行亲水处理，在其表面生长二氧化钛晶种，并置于马弗炉内煅烧；(3)最后将步骤(2)中所得到的表面二氧化钛晶种的硅片置于反应釜中，采用水热法得到的硅/二氧化钛三维复合材料。本发明所涉及的复合材料兼具优异消反射和高效分离光生电荷的能力，可以应用到光催化、光电转化器件和太阳能电池等领域。

背接触式异质结太阳能电池-201610111551.4
发明人：孙嵩泉;王杨阳;孙友巍;葛怀庆;马磊;李晨;彭为报 -专利权人：普乐新能源（蚌埠）有限公司
申请日： 2016-02-29 - 公布日： 2016-05-25 - 主分类号： H01L31/074
摘要：背接触式异质结太阳能电池，包括由上到下依次叠层的ITO导电膜、掺杂非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜、N型硅片基板、N型非晶硅层薄膜、掺杂非晶硅薄膜和ITO导电膜，上层的ITO导电膜上表面印刷有正导电栅线，下层的ITO导电膜下表面印刷有背导电栅线，背导电栅线上印刷有封装点，所述的太阳能电池的两侧涂有绝缘涂层，绝缘涂层外有导电胶层，导电胶层与正导电栅线相接触，导电胶层与背导电栅线之间有绝缘槽隔离。本电池在电池周围涂导电胶层，将电池正面电极引到背面，制作工艺简单，而且不会因打孔造成短路，而且由于正面电极只在两侧通过导电胶层引出，在封装时，背面电极与正面电极接触的几率很低，即封装时不易短路。

专利分类

H 电学

H01 基本电气元件
H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L31-00 对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半导体本体为特征的
H01L31-04 .用作转换器件的
H01L31-08 .其中的辐射控制通过该器件的电流的，例如光敏电阻器
H01L31-12 .与如在一个共用衬底内或其上形成的，一个或多个电光源，如场致发光光源在结构上相连的，并与其电光源在电气上或光学上相耦合的

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[发明专利]一种黑硅太阳能电池及其制备方法有效

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