一种太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池的制备方法，所述太阳能电池通过将硅片经处理、旋涂钝化层溶液以及PEDOT:PSS水溶液、蒸镀后得到，所述钝化层溶液为氧化钛前驱体溶液，所述氧化钛前驱体溶液通过如下方法制备：1、异丙醇钛分散在异丙醇溶液中稀释，搅拌，使其分散均匀，制备溶液Ⅰ；2、将盐酸溶液采用异丙醇稀释，然后滴加到溶液Ⅰ中，搅拌，获得溶液Ⅱ；将制备好的溶液Ⅱ旋涂在经处理后的硅片上。本发明专利技术制作工艺简单，制得的太阳能电池物理性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电器件
，特别是涉及了一种太阳能电池的制备方法。
技术介绍
能源是人类社会发展的动力。随着人口增长和经济发展，到本世纪中叶，能源消耗将超过现在的两倍。目前所使用的能源中绝大多数来自于化石燃料，其它能源所占比重相对较少，而化石燃料的数量有限，难以再生，并且其使用对环境会造成巨大污染。因此改变能源结构，使用清洁新能源，保护地球已成为全球的共识。当前的清洁能源主要包括氢能、生物能、太阳能和风能等。其中，太阳能是由太阳内部核聚变所向外界辐射的能量，其提供给地球一小时的能量可供人类社会使用一年，一年到达地面太阳辐射能相当于百万亿吨煤能量，相当于人类现有各种能源在同时期内所提供能量的上万倍。所以，太阳能作为一种绿色可再生能源，取之不尽、用之不竭。其源头巨大，安全保障性高，将是以后最有发展潜力的支撑性能源。太阳能的利用中，太阳能电池是最有发展前景的可再生能源发电方向之一，太阳能电池是将太阳光能转变成电能的电子器件。目前太阳能电池种类繁多，根据材料不同，可以分为：第一代晶硅太阳能电池，主要是单晶硅电池和多晶硅电池；第二代薄膜太阳能电池，主要是硅基薄膜电池、Ⅲ-Ⅴ族化合物电池、Ⅱ-Ⅵ化合物电池、铜铟镓硒电池和铜锌硒硫电池等；第三代太阳能电池，主要是染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和杂化太阳能电池等。在众多太阳能电池中，硅电池占据了90％的市场份额，一直是太阳能电池的研究热点。但是硅电池面临的一个突出问题是，由于界面之间缺陷态较多，载流子在界面的复合严重，造成了器件性能缺失。目前，对于降低载流子界面复合的研究，主要采用氧化硅、氮化硅、无定型硅、氧化钛、氧化铝等材料对界面进行修饰钝化等。然而，上述方法一般要通过比较复杂的工艺才能实现对硅表面的有效钝化，对仪器设备的要求较高，价格相对较高。因此，研究开发利用简单工艺可以实现对表面钝化的工艺对进一步降低硅太阳能电池的成本具有重要的应用价值。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种太阳能电池的制备方法，使其更具有生产上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种生产成本低、操作工艺简单、物理性能好的一种太阳能电池的制备方法。本专利技术的技术问题主要通过以下技术方案得以解决：本专利技术公开了一种太阳能电池的制备方法，所述太阳能电池通过将硅片经处理、旋涂钝化层溶液以及PEDOT:PSS水溶液、蒸镀后得到，所述钝化层溶液为氧化钛前驱体溶液，所述氧化钛前驱体溶液通过如下方法制备：(1)将异丙醇钛分散在异丙醇溶液中稀释，搅拌，使其分散均匀，制备溶液Ⅰ；(2)将盐酸溶液采用异丙醇稀释，然后滴加到溶液Ⅰ中，搅拌，获得溶液Ⅱ；将制备好的溶液Ⅱ旋涂在经处理后的硅片上。进一步地，所述氧化钛前驱体溶液在低于200℃的温度下制备。进一步地，所述硅片的处理包括以下步骤：(1)将电阻值为0.05-0.1Ω/cm2的硅片清洗之后浸于0.2M AgNO3和4.8M HF的混合溶液中刻蚀5分钟，然后利用去离子水清洗；(2)将处理后的硅片用浓硝酸浸泡5分钟，取出后清洗吹干；(3)再将处理后的硅片浸没于HF溶液中2分钟，然后置于浓度为1％的四甲基氢氧化铵溶液中刻蚀40秒。进一步地，将所述溶液Ⅱ旋涂在处理后的硅片下表面，将PEDOT:PSS水溶液旋涂到硅片上表面，进行退火处理，在硅片上表面和下表面上分别形成PEDOT:PSS导电薄膜和氧化钛钝化层。进一步地，所述PEDOT:PSS水溶液是由导电率为1000的PEDOT:PSS高分子聚合物、DMSO有机化合物和Triton X-100非离子型表面活性剂以94:5:1的比例混合后得到。进一步地，所述处理后的硅片在150℃的温度下进行退火处理，在3000转/分的转速下旋涂1分钟。进一步地，将阳极电极和阴极电极经过所述蒸镀的方式，分别沉积到PEDOT:PSS导电薄膜表面和氧化钛钝化层上。进一步地，所述阳极电极为栅状银电极，厚度范围为190-210nm，所述阴极电极为铝电极，厚度范围为190-210nm。。借由上述方案，本专利技术提供的前驱体溶液法制备氧化物钝化层，相比于常规的原子层沉积、高温热氧化生长，化学沉积法等制备钝化修饰层的方式，至少具有以下优点：1、制备工艺简单，可以使用溶液加工如旋涂、喷涂、丝网印刷、打印等方法，设备要求相对比较低，有利于实现大面积的制备；2、氧化物的制备过程温度低于200摄氏度，有利于大幅度降低太阳能电池的加工成本；3、利用氧化物良好的钝化特性，减少了硅片的缺陷态，有利于提高短路电流和开路电压；4、所选择的氧化物分散溶剂，对身体和环境危害较小，更加安全。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为实施案例所得的硅-有机杂化太阳能电池的结构示意图；图2为实施案例所得的硅-有机杂化太阳能电池的I-V曲线；图3为实施案例所得的硅-有机杂化太阳能电池的外量子效率曲线；图4为实施案例所得的硅-有机杂化太阳能电池的少数载流子寿命曲线；以上附图中，I-V曲线是在100mW/cm2的AM1.5太阳光模拟器的照射下测量得到的。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例：本实施例提供的一种太阳能电池的制备方法步骤如下：(1)对硅片进行清洗，并刻蚀结构；具体步骤包括：1、将电阻值为0.05-0.1Ω/cm2的硅片清洗之后浸于0.2M AgNO3和4.8M HF的混合溶液中刻蚀5分钟，然后利用去离子水清洗；2、将处理后的硅片用浓硝酸浸泡5分钟，取出后清洗吹干；3、再将处理后的硅片浸没于HF溶液中2分钟，然后置于浓度为1％的四甲基氢氧化铵溶液中刻蚀40秒。本专利技术采用硅-有机杂化太阳能电池作为电池实施案例，太阳能电池范围不限制在硅-有机杂化太阳能电池，包含所有硅基太阳能电池，单晶硅、多晶硅、薄膜硅等太阳能电池。(2)制备氧化钛前驱体溶液：将异丙醇钛分散在异丙醇溶液中稀释，搅拌5分钟，使其分散均匀，制备溶液Ⅰ。将盐酸溶液采用异丙醇稀释，然后滴加到溶液Ⅰ中，搅拌3小时，获得溶液Ⅱ。氧化钛前驱体溶液作为氧化物溶液实施案例，氧化物前驱体溶液范围不限制在氧化钛前驱体溶液，包含氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化钼、氧化铌、氧化锌和氧化锡等金属氧化物。以异丙醇钛作为氧化钛前驱体溶液制备原料的实施案例，氧化钛前驱体溶液制备的原料范围不限制在异丙醇钛，包括异丙醇钛，钛酸四丁酯，四氯化钛等烷基钛化合物。(3)将氧化钛前驱体溶液旋涂到硅片下表面：将溶液Ⅱ以转速为3000转/分旋涂到氢氟酸处理后的硅片的下表面，旋涂时间为1分钟。在150℃的条件下退火30min，氧化物前驱体溶液在退火过程中水解，形成氧化物薄膜，在硅片表面生成Si-O-M键(M指代金属)，减少硅片表面的悬挂键和缺陷态，实现对硅片表面钝化，提高硅表面的少数载流子寿命，增加短路电流，开路电压，最终提高器件效率。(4)将电导率为1000的PEDOT:PSS，DMSO有机化合物和Triton X-100非离子型表面活性剂以94:5:1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池的制备方法，所述太阳能电池通过将硅片经处理、旋涂钝化层溶液以及PEDOT:PSS水溶液、蒸镀后得到，其特征在于：所述钝化层溶液为氧化钛前驱体溶液，所述氧化钛前驱体溶液通过如下方法制备：(1)将异丙醇钛分散在异丙醇溶液中稀释，搅拌，使其分散均匀，制备溶液Ⅰ；(2)将盐酸溶液采用异丙醇稀释，然后滴加到溶液Ⅰ中，搅拌，获得溶液Ⅱ；将制备好的溶液Ⅱ旋涂在经处理后的硅片上。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池的制备方法，所述太阳能电池通过将硅片经处理、旋涂钝化层溶液以及PEDOT:PSS水溶液、蒸镀后得到，其特征在于：所述钝化层溶液为氧化钛前驱体溶液，所述氧化钛前驱体溶液通过如下方法制备：(1)将异丙醇钛分散在异丙醇溶液中稀释，搅拌，使其分散均匀，制备溶液Ⅰ；(2)将盐酸溶液采用异丙醇稀释，然后滴加到溶液Ⅰ中，搅拌，获得溶液Ⅱ；将制备好的溶液Ⅱ旋涂在经处理后的硅片上。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述氧化钛前驱体溶液在低于200℃的温度下制备。3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述硅片的处理包括以下步骤：(1)将电阻值为0.05-0.1Ω/cm2的硅片清洗之后浸于0.2M AgNO3和4.8M HF的混合溶液中刻蚀5分钟，然后利用去离子水清洗；(2)将处理后的硅片用浓硝酸浸泡5分钟，取出后清洗吹干；(3)再将处理后的硅片浸没于HF溶液中2分钟，然后置于浓度为1％的四甲基氢氧化铵溶液中刻蚀40秒。4.根据权利要求1所述的一种太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝全，刘玉强，宋涛，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32