本实用新型专利技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，包括单晶硅基底，在所述单晶硅基底正面设置由若干个四棱锥状的硅锥阵列形成的硅微米结构，在每个四棱锥状的硅锥上设置有若干个柱状结构阵列形成的硅纳米线结构，在硅微米结构和硅纳米线结构上依次设有n+发射极、正面钝化膜层和银电极，在单晶硅基底的背面设有背面钝化膜层、背电极和铝背场。本实用新型专利技术通过在单晶硅基底正面设置纳微米复合结构，并对正面实施SiO2和SiNx的叠层钝化，在背面实施Al2O3膜层钝化或SiO2膜层和SiNx膜层的叠层钝化，使电池在短波段和长波段的光学和电学性能均得以改进，在宽波段上拥有优异的光谱响应，实现了高转换效率、高开路电压和大短路电流。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种太阳能电池，特别是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池。
技术介绍
优异的宽波段光谱响应对提高太阳电池的能量转换效率来说具有重大而又决定性的意义。目前，商业生产的大面积晶硅太阳电池已经显示出良好的中波段光谱响应，然而在光谱的两端即短波段和长波段，却表现出并不能令人满意的光谱响应，这主要是因为电池正面仍然具有较高的剩余反射和电池背面来自于铝背场较大的表面复合损失。现有技术即传统单晶硅太阳电池技术方案是：以单晶硅为基底，正面刻蚀金字塔形的硅微米结构，在金字塔形的硅微米结构上覆盖PECVD-SiNx钝化薄膜，正面、背面采用丝网印刷正银、铝浆和背电极，通过烧结工艺，实现正面欧姆接触和铝背场。该技术的缺点是正面金字塔结构的减反射能力一般，导致在短波段的外量子效率不高，背面铝背场表面复合速率较大，导致电池在长波段的外量子效率较低，造成电池器件在短波段和长波段的光谱响应不高。为了进一步改善电池性能，实现电池在宽波段上的优异光谱响应，有必要对商业晶硅太阳电池的正面和背面分别实施光电性能同时优化。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种具有高转换效率、高开路电压和大短路电流的单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其特点是，包括单晶硅基底，在所述单晶硅基底正面设置由若干个四棱锥状的硅锥阵列形成的硅微米结构，在每个四棱锥状的硅锥上设置有若干个柱状结构阵列形成的硅纳米线结构，在所述硅微米结构和硅纳米线结构上设置有正面钝化膜层，在所述单晶硅基底的背面设置有背面钝化膜层。本技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其进一步优选的技术方案特征是：所述正面钝化膜层为两层，自内向外分别为SiO2膜层和SiNx膜层，所述SiO2膜层厚度为8-12nm，所述SiNx膜层厚度为68-76nm。本技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其进一步优选的技术方案特征是：所述背面钝化膜层为两层，自内向外分别为SiO2膜层和SiNx膜层，所述SiO2膜层厚度为20-30nm，所述SiNx膜层厚度为220-260nm。本技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其进一步优选的技术方案特征是：所述背面钝化膜层为Al2O3膜层，所述Al2O3膜层厚度为8-12nm。本技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其进一步优选的技术方案特征是：所述硅纳米线结构的阵列周期为80-120nm，硅纳米线高度为70-90nm，直径为55-65nm。本技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其进一步优选的技术方案特征是：所述单晶硅基底的正面还设置有n+发射极和银电极，所述n+发射极设置在正面钝化膜层下方，所述银电极平行设置在正面钝化膜层上，且其底端穿过正面钝化膜层和n+发射极伸入到单晶硅基底内。本技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其进一步优选的技术方案特征是：在所述单晶硅基底的底部平行设置有若干个穿过背面钝化膜层伸入到单晶硅基底的线状切槽，在处于单晶硅基底段的线状切槽内设置有铝背场，在处于背面钝化膜层段的线状切槽内设置有铝浆，在背面钝化膜层上设置有铝浆和若干条背电极。本技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其进一步优选的技术方案特征是：所述线状切槽的宽度为30-55μm，间隔周期为1mm。本技术是一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其进一步优选的技术方案特征是：所述单晶硅基底为P型硅片，硅片厚度设置为180-200μm。与现有技术相比，本技术通过在单晶硅基底正面设置纳微米复合结构，并对正面实施SiO2膜层和SiNx膜层的叠层钝化，在背面实施Al2O3膜层钝化或SiO2膜层和SiNx膜层的叠层钝化，使电池在正面（短波段）和背面（长波段）的光学和电学性能得以改进，在宽波段上拥有优异的光谱响应，实现了高转换效率、高开路电压和大短路电流。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2表示图1中Ⅰ处的局部放大示意图。图3表示图1中Ⅱ处的局部放大示意图。具体实施方式以下参照附图，进一步描述本技术的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本技术，而不构成对其权利的限制。实施例1，参照图1，一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其特征是：包括单晶硅基底4，在所述单晶硅基底正面设置由若干个四棱锥状的硅锥阵列形成的硅微米结构3，在每个四棱锥状的硅锥上设置由若干个柱状结构阵列形成的硅纳米线结构2，在所述硅微米结构和硅纳米线结构上设置有正面钝化膜层，在所述单晶硅基底的背面设置有背面钝化膜层。实施例2，参照图1、图2，实施例1所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池中：所述正面钝化膜层为两层，自内向外分别为SiO2膜9和SiNx膜层8，所述SiO2膜层厚度为8-12nm，所述SiNx膜层厚度为68-76nm，当所述SiO2膜层厚度为10nm，所述SiNx膜层厚度为70nm时，正面钝化膜的钝化效果最好。实施例3，参照图3，实施例1或2所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池中：所述背面钝化膜层为两层，自内向外分别为SiO2膜层11和SiNx膜层12，所述SiO2膜层厚度为20-30nm，所述SiNx膜层厚度为220-260nm，当所述SiO2膜层厚度为25nm，所述SiNx膜层厚度为250nm时，背面钝化膜效果最好。实施例4，实施例1或2任一项所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池中：所述背面钝化膜层为Al2O3膜层，所述Al2O3膜层厚度为8-12nm，当Al2O3膜层厚度为10nm时，背面钝化效果最好。实施例5，参照图1，实施例1-4任一项所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池中：所述硅纳米线结构的阵列周期为80-120nm，硅纳米线高度为70-90nm，直径为55-65nm，当硅纳米线结构优选以下参数：阵列周期为100nm、硅纳米线高度为80nm、直径为60nm时，配合单晶硅基底正面和背面同时钝化的实施，基于丝网印刷技术，在大面积标准太阳电池尺寸156×156mm2实现20.0%的高转换效率。实施例6，参照图1、图2，实施例1-5任一项所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池中：所述单晶硅基底的正面还设置有n+掺杂10和银电极1，所述n+发射极设置在正面钝化膜层下方，所述银电极平行设置在正面钝化膜层上，且其底端穿过正面钝化膜层和n+发射极伸入到单晶硅基底内。实施例7，参照图1、图2，实施例1-6任一项所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池中：在所述单晶硅基底的底部平行设置有若干个穿过背面钝化膜层伸入到单晶硅基底的线状切槽5，在处于单晶硅基底段的线状切槽内设置有铝背场6，在处于背面钝化膜层段的线状切槽内设置有铝浆7，在背面钝化膜层上设置有铝浆7和若干条背电极。实施例8，实施例1-7任一项所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池中：所述线状切槽的宽度为30-55μm，间隔周期为1mm。实施例9，实施例1-8任一项所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池中：所述单晶硅基底为P型硅片，硅片厚度设置为180μm-200μm。本技术的制作方法为：单晶硅基底进行标准工艺清洗后，用80℃的NaOH溶液进行各向异性刻蚀，制备由若干个四棱锥状的硅锥阵列形成的硅微米结构；然后采用一步法MACE在硅微米结构上刻蚀由若干个柱状结构阵本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其特征在于：包括单晶硅基底，在所述单晶硅基底正面设置由若干个四棱锥状的硅锥阵列形成的硅微米结构，在每个四棱锥状的硅锥上设置有若干个柱状结构阵列形成的硅纳米线结构，在所述硅微米结构和硅纳米线结构上设置有正面钝化膜层，在所述单晶硅基底的背面设置有背面钝化膜层。
【技术特征摘要】
1.一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其特征在于：包括单晶硅基底，在所述单晶硅基底正面设置由若干个四棱锥状的硅锥阵列形成的硅微米结构，在每个四棱锥状的硅锥上设置有若干个柱状结构阵列形成的硅纳米线结构，在所述硅微米结构和硅纳米线结构上设置有正面钝化膜层，在所述单晶硅基底的背面设置有背面钝化膜层。2.根据权利要求1所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其特征在于：所述正面钝化膜层为两层，自内向外分别为SiO2膜层和SiNx膜层，所述SiO2膜层厚度为8-12nm，所述SiNx膜层厚度为68-76nm。3.根据权利要求1所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其特征在于：所述背面钝化膜层为两层，自内向外分别为SiO2膜层和SiNx膜层，所述SiO2膜层厚度为20-30nm，所述SiNx膜层厚度为220-260nm。4.根据权利要求1所述的一种单晶硅纳微米复合结构太阳电池，其特征在于：所述背面钝化膜层为Al2O3膜层，所述Al2O3膜层厚度为8-12nm。5.根据权利要求1所述的一种单晶硅纳微米复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓敏，黄增光，
申请(专利权)人：淮海工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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