【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术属于半导体器件，涉及太阳电池，具体涉及一种具有低成本的银纳米线-mxene电极的晶硅太阳电池的制备方法。
技术介绍
0、
技术介绍
1、发展光伏新能源技术是助力“碳中和、碳达峰”战略目标的社会必然需求，对于实现可持续发展有重大战略意义。目前，晶硅太阳电池凭借其高效率、高稳定性、高性价比以及成熟的制备工艺，占据了光伏发电市场的95％以上的份额，并预计未来几十年仍将保持主导地位。一直以来，优化结构、新材料的应用、钝化技术的改进都是提升太阳电池效率的重要研究方向。在过去十几年里，人们不断开发和应用各种以提升效率为代表的电池结构和制备技术，包括钝化发射极和背面电池(perc)、非硅异质结/晶体硅异质结(硅异质结)、隧穿氧化物钝化(topcon)太阳电池等。这些技术的应用使前后接触和全背基础结构的硅异质结太阳电池实验室效率不断突破，分别达到26.8％和27.3％。纵观晶硅太阳电池的技术发展方向，基本上是以表面及界面的钝化为主线发展的。相对于传统同质结电池，由于非晶硅薄膜的引入，实现了前后表面良好的钝化，并且阻隔了金属电极和硅材料的直接接触，使载流子复合损失进一步降低。因此，硅异质结电池技术较为先进，在未来的一段时间内仍是主流的晶硅电池的技术，且被认为是钙钛矿/晶硅电池结构首选的底电池。
2、然而，由于非晶硅薄膜具有较差的热稳定性，硅异质结电池的金属化阶段通常采用低温(200℃以下)银浆，以防止氢化非硅薄膜向外扩散而造成不可逆的钝化损失。然而，低温银浆价格昂贵，占非晶圆相关费用的60％，占组件总生成成
3、硅异质结太阳电池行业已经采取一些尝试，包括利用不同的印刷路线、无主栅技术、非银浆路线(铜电镀或采用银包铜粉)等，以减少银浆的消耗。然而，这些尝试受到成本/加工复杂性、化学镀层不够致密、电镀速率缓慢、工艺量产性不稳定、转换效率低于全银电极且稳定性差、以及潜在的大量金属污染废物等问题的制约。
4、为了解决这些问题，寻找高导电性、低成本、易加工性和无毒性的非金属电极变得至关重要。mxene是一种新兴的二维层状过渡金属碳化物或氮化物，具有类金属导电性、可调功函数、化学稳定性、低成本和易加工等优势。其中，ti3c2tx(其中tx代表-o、-oh或-f表面终端)作为mxene家族中的主流，无论作为选择接触层还是电极材料已经在硅异质结电池中得到了成功的验证。例如，ma等人[doi:10.1039/c9ra06091]使用mxene(ti3c2)作为钙钛矿太阳电池的背电极，实现了较高的转换效率(13.83％)。另一方面，zhu等人[10.1002/adfm.202311679]通过机械互连半透明钙钛矿太阳能电池和带有mxene中间层的topcon太阳电池，成功开发了两端机械堆叠的钙钛矿/硅串联叠层太阳能电池，实现了创纪录的20.96％的转换效率。在硅异质结电池方面，de wolf等人[10.1021/acsnano.1c08871]使用喷涂法制备的mxene薄层作为硅异质结太阳电池的背电极，在电池面积为4.2cm2的情况下，实现了20.0％的效率，并在大面积电池上取得了突破，稳定性有所提升。然而，与全银背电极的硅异质结太阳电池(21.7％)相比，其转换效率仍有所下降，主要原因是由于mxene薄膜的电导率相对于金属仍有较大差距，导致串联电阻明显增大，从而影响了光生载流子的输运和收集效率。
技术实现思路
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技术实现思路
1、为克服现有金属化技术存在的问题，本专利技术提出一种具有银纳米线增强的ti3c2tx-mxene复合背电极结构在硅异质结电池中的应用。该复合电极具有高电导及低成本的显著优势，有利于减小串联电阻，提高太阳电池的填充因子，进而有利于硅异质结电池转换效率的提高，并有效避免了传统硅异质结电池在金属化过程中使用昂贵银浆的问题，有利于硅异质结电池金属化成本的降低。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种具有低成本的银纳米线-mxene电极的晶硅太阳电池的制备方法，第一部分为构建晶硅异质结太阳电池器件，其结构包括：晶硅衬底、界面钝化层、电子/空穴传输层、透明导电氧化物层、正面栅线电极；第二部分为制备银纳米线-ti3c2tx mxene复合电极，以构建完整的器件。其特征在于，使用低温、溶液加工技术制备银纳米线-ti3c2tx mxene复合电极，工艺简单，与丝网印刷昂贵的银浆相比，制造成本大幅降低。另外，通过银纳米线的加入提升了整体的复合电极的导电性，有利于减小串联电阻，提高太阳电池的填充因子，并最终有利于太阳电池转换效率的提升。
4、所述的晶硅衬底为n型硅片，厚度130～150μm。
5、所述的界面钝化层材料为本征氢化非硅薄膜，厚度2～5nm。
6、所述的电子和空穴选择性传输层为磷掺杂和硼掺杂的氢化非硅薄膜、氢化微晶硅薄膜中的至少一种，厚度2～10nm。
7、所述的透明导电氧化物层为in2o3:sn，in2o3:h，in2o3:ce，in2o3:zn材料中至少一种，厚度为75～120nm，并采用磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发或mocvd中的一种或几种技术制备获得。
8、所述的硅异质结太阳电池的正面电极为通过丝网印刷的银栅线电极。
9、所述的硅异质结太阳电池的银纳米线-ti3c2tx结构的电极材料的制备方法为超声喷涂技术。
10、所述银纳米线分散液的浓度为1～5mg/ml，直径为100～500nm，长度10～100μm。所述的ti3c2tx mxene分散液的浓度为5～10mg/ml。
11、本专利技术的优点和积极效果：
12、本专利技术采用低温、溶液加工技术制备的银纳米线-ti3c2tx mxene复合电极作为硅异质结太阳能电池的背电极，从而降低了硅异质结电池金属化阶段昂贵的低温银浆的消耗。通过引入低银含量、高电导率的银纳米线，提高了ti3c2tx mxene电极的导电性，有助于减少串联电阻。这一技术进步在经济可行性和可持续性方面具备显著的优势，为太阳能电池领域的进一步发展提供了前景广阔的解决方案。
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1.一种具有低成本的银纳米线-MXene电极的晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，其结构包括：晶硅衬底、界面钝化层、电子/空穴传输层、透明导电氧化物层、正面栅线电极、背面银纳米线-Ti3C2Tx MXene复合电极。
2.一种具有低成本的银纳米线-MXene电极的晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，使用溶液加工技术制备银纳米线-Ti3C2Tx MXene复合电极，工艺简单，与丝网印刷昂贵的银浆相比，制造成本大幅降低。
3.一种具有低成本的银纳米线-MXene电极的晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，银纳米线的加入提升了整体的复合电极的导电性，有利于减小串联电阻，提高太阳电池的填充因子，并最终有利于太阳电池转换效率的进一步提高。
4.根据权利要求1所述的晶硅衬底为n型硅片，厚度130～150μm。
5.根据权利要求1所述的界面钝化层为本征氢化非硅薄膜，厚度2～5nm。
6.根据权利要求1所述的电子和空穴选择性传输层为磷掺杂和硼掺杂的氢化非硅薄膜，微晶硅薄膜中的至少一种，厚度2～10nm。
7.根据权利要求1所述
8.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池的正面电极为通过丝网印刷的银栅线电极。
9.根据权利要求2所述的一种具有低成本的银纳米线-MXene电极的晶硅太阳电池的制备方法为超声喷涂技术。
10.根据权利要求2所述银纳米线分散液的浓度为1～5mg/mL，直径为100～500nm，长度10～100μm。所述的Ti3C2Tx Mxene分散液的浓度为5～10mg/mL。
11.一种具有低成本的银纳米线-MXene电极的晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，有权利要求1～10中任意所述方法制得的。
...【技术特征摘要】
1.一种具有低成本的银纳米线-mxene电极的晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，其结构包括：晶硅衬底、界面钝化层、电子/空穴传输层、透明导电氧化物层、正面栅线电极、背面银纳米线-ti3c2tx mxene复合电极。
2.一种具有低成本的银纳米线-mxene电极的晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，使用溶液加工技术制备银纳米线-ti3c2tx mxene复合电极，工艺简单，与丝网印刷昂贵的银浆相比，制造成本大幅降低。
3.一种具有低成本的银纳米线-mxene电极的晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，银纳米线的加入提升了整体的复合电极的导电性，有利于减小串联电阻，提高太阳电池的填充因子，并最终有利于太阳电池转换效率的进一步提高。
4.根据权利要求1所述的晶硅衬底为n型硅片，厚度130～150μm。
5.根据权利要求1所述的界面钝化层为本征氢化非硅薄膜，厚度2～5nm。
6.根据权利要求1所述的电子和...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯国付，李伟，黄茜，张晓丹，赵颖，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：
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