【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
：本專利技術(shù)涉及鈣鈦礦疊層太陽電池，具體涉及一種鈣鈦礦/topcon疊層雙結(jié)太陽能電池制備方法。
技術(shù)介紹
0、
技術(shù)介紹
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1、在當(dāng)今能源領(lǐng)域，太陽能作為一種清潔能源備受關(guān)注，而太陽能電池技術(shù)的發(fā)展對(duì)于提高太陽能的利用效率具有關(guān)鍵意義。鈣鈦礦/topcon疊層電池作為一種新型太陽能電池技術(shù)，在提高光電轉(zhuǎn)換效率方面具有巨大潛力。鈣鈦礦/硅雙接觸太陽能電池的近期進(jìn)展表明，其最佳認(rèn)證效率達(dá)到31.3％，高于硅的奧格林極限。這也提供了另一種低成本的策略，可突破了單接觸太陽能電池的肖克利-奎塞爾極限，后者約為33.7％。但到目前為止，大多數(shù)單片鈣鈦礦/硅雙接觸電池均采用前端拋光的硅表面以容納溶液加工的鈣鈦礦薄膜。然而，這種平面配置存在光電流較低的問題，并需要額外的拋光過程，阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。因此，亟須開發(fā)一種高效率的鈣鈦礦/topcon疊層太陽能電池制備工藝及方案。
2、截至目前，因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的黑硅可以提供先進(jìn)的光管理，通常使用表面鈍化黑硅作為雙接觸電池的理想的底層電池，在底層電池上通過沉積或旋涂鈣鈦礦等方法制備雙接觸鈣鈦礦太陽能電池。目前制備方法存在以下問題：1)當(dāng)前常用的氫化非晶硅(a-si:h)對(duì)黑硅表面的鈍化效果有限，因其會(huì)引起不良的納米晶硅外延生長；2)需要解決表面紋理與鈣鈦礦薄膜制備的匹配性問題，選擇適當(dāng)?shù)奈⒂^/納米結(jié)構(gòu)太陽能電池表面以充分利用入射光和實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率；3)高質(zhì)量鈣鈦礦膜制造工程步驟較為復(fù)雜，周期性納米結(jié)構(gòu)通常需要復(fù)雜的制造過程，阻礙了它們?cè)诖笠?guī)模生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用。
3、本專利
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
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1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)或改進(jìn)需求，本專利技術(shù)旨在提供一種高效的鈣鈦礦/topcon疊層電池制備工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)中表面紋理與鈣鈦礦薄膜制備不匹配、硅表面鈍化效果不佳等問題，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性和可靠性。
2、本專利技術(shù)提供一種高效的鈣鈦礦/topcon疊層電池制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、通過表面納米結(jié)構(gòu)改性實(shí)現(xiàn)對(duì)硅表面微納結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制和重建，從而改善硅表面的光學(xué)和電學(xué)性能，提高光捕獲能力。設(shè)計(jì)并優(yōu)化適用于雙接觸太陽能電池的微納結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)最大程度地提高光吸收和光電轉(zhuǎn)換效率。通過測試不同材料組合和界面結(jié)構(gòu)下的電荷傳輸速率、界面復(fù)合速率等參數(shù)，確定最佳的材料選擇和界面工程方案，以提高界面的光電性能和穩(wěn)定性，具體制備方法包括以下步驟：
4、(1)新型表面納米結(jié)構(gòu)改性：利用金屬輔助化學(xué)腐蝕(mace)、等離子體刻蝕、自組裝技術(shù)等方法對(duì)topcon硅表面進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)改性。具體步驟如下，
5、s1，配制腐蝕液：在腐蝕液中添加不同金屬催化劑，如銀、銅等。以銀為例，需配制含有一定濃度硝酸銀的氫氟酸溶液，硝酸銀濃度可在0.01mol/l-0.1mol/l范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。氫氟酸的濃度也需根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求確定，一般在一定比例范圍內(nèi)。
6、s2，硅片處理：將清洗后的硅片浸入配制好的腐蝕液中。硅片在浸入前需經(jīng)過嚴(yán)格的清洗步驟，如依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，去除表面的油污和雜質(zhì)，保證腐蝕反應(yīng)的均勻性。
7、s3，控制腐蝕液溫度和反應(yīng)時(shí)間。不同的溫度和時(shí)間組合會(huì)影響硅表面納米結(jié)構(gòu)的形貌和尺寸。
8、s4，反應(yīng)結(jié)束后，用大量去離子水沖洗硅片，去除殘留的腐蝕液，然后在氮?dú)夥諊赂稍铮乐构杵砻嫜趸?/p>
9、s5，等離子體刻蝕準(zhǔn)備，將清洗后的硅片放入等離子體刻蝕設(shè)備的反應(yīng)腔室中，確保設(shè)備的真空系統(tǒng)、氣體供應(yīng)系統(tǒng)等正常運(yùn)行。
10、s6，氣體選擇與流量控制，精確控制氣體流量，根據(jù)需要刻蝕的深度和結(jié)構(gòu)精度來確定最佳的氣體流量組合。
11、s7，溶液配制自組裝溶液，配制含有特定有機(jī)分子或納米顆粒(金納米顆粒、二氧化硅納米顆粒等)的自組裝溶液。有機(jī)分子可根據(jù)所需納米結(jié)構(gòu)的特性選擇，如含有特定官能團(tuán)(如氨基、羧基等)的有機(jī)分子。溶液濃度需精確控制，
12、s8，硅片浸泡，將清洗后的硅片浸泡在自組裝溶液中，通過浸泡使納米顆粒在硅表面自組裝形成納米結(jié)構(gòu)。
13、(2)微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化：根據(jù)鈣鈦礦薄膜制備工藝要求，確定微納結(jié)構(gòu)的可能方向。
14、s1，制備不同形貌微納結(jié)構(gòu)：采用如金屬輔助化學(xué)腐蝕(mace)、等離子體刻蝕、自組裝技術(shù)等方法制備不同形貌(如柱狀、球狀、金字塔狀等)的微納結(jié)構(gòu)樣品。
15、s2，在確定的最佳形貌基礎(chǔ)上，通過調(diào)整工藝參數(shù)制備不同尺寸的微納結(jié)構(gòu)樣品。
16、s3，對(duì)制備的不同尺寸微納結(jié)構(gòu)樣品進(jìn)行光電性能測試，根據(jù)測試結(jié)果，確定微納結(jié)構(gòu)的最佳尺寸參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光電流密度的最大程度提高和太陽能電池光吸收與光電轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)化。
17、s4，調(diào)整微納結(jié)構(gòu)布局與間距，通過改變制備工藝中的相關(guān)參數(shù)來調(diào)整微納結(jié)構(gòu)的布局和間距，從而實(shí)現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)密度優(yōu)化。
18、(4)溶液法制備鈣鈦礦薄膜：鈣鈦礦薄膜工藝包括沉積框架層、制備有機(jī)鹽層(含溶劑選擇、反應(yīng)源處理、添加劑使用等)、退火及可選的鈍化和封裝。
19、s1，原料準(zhǔn)備，精確稱取鈣鈦礦前驅(qū)體材料，依據(jù)目標(biāo)鈣鈦礦薄膜的化學(xué)組成和所需制備量，按化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確計(jì)算各原料用量。
20、s2，將處理好的基底固定在旋涂儀上，使用旋涂儀沉積框架層和鈍化層。
21、s3，將旋涂有鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的基底放入退火設(shè)備，退火溫度需依據(jù)鈣鈦礦材料組成和結(jié)晶要求精確控制。退火設(shè)備中保持氮?dú)?、氬氣等惰性氣體氣氛，防止鈣鈦礦薄膜在高溫下氧化。
22、s4，將鈍化劑溶解在合適溶劑中，配制成適當(dāng)濃度的溶液，通過旋涂或浸漬等方法涂覆在鈣鈦礦薄膜表面。
23、上述的實(shí)施例僅例示性說明本專利技術(shù)的原理及其功效，而非用于限制本專利技術(shù)。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本專利技術(shù)的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬
中具有通常知識(shí)者在未脫離本專利技術(shù)所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)有本專利技術(shù)的權(quán)利要求所涵蓋。本申請(qǐng)的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鈣鈦礦/TOPCon疊層雙結(jié)太陽能電池制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中在金屬輔助化學(xué)腐蝕(MACE)中，當(dāng)硝酸銀濃度為0.03mol/L，反應(yīng)溫度為30℃，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘時(shí)，所形成的納米結(jié)構(gòu)尺寸均勻、分布合理且呈規(guī)則的納米孔狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中在等離子體刻蝕中，當(dāng)F2流量為30sccm，NF3流量為50sccm，等離子體功率為200W，反應(yīng)腔室壓力為5Pa，刻蝕時(shí)間為15分鐘時(shí)，可獲得尺寸較小、表面較為光滑的微納結(jié)構(gòu)，且隨著氣體流量增加，刻蝕速率加快，微納結(jié)構(gòu)尺寸增大但表面粗糙度增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中自組裝技術(shù)中，當(dāng)溶液濃度為0.3mg/mL，浸泡時(shí)間為5小時(shí)時(shí)，自組裝形成的納米結(jié)構(gòu)數(shù)量和分布均勻且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中在溶液法制備鈣鈦礦薄膜時(shí)，鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加劑的添加量為前驅(qū)體總質(zhì)量的1％，溶劑為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亞砜(DMSO)的混合溶劑，體積比為1:1-1:3。p>
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中在鈣鈦礦薄膜沉積過程中，當(dāng)旋涂速度為3000rpm，旋涂時(shí)間為30秒時(shí)，可獲得厚度適中、光電性能較好的鈣鈦礦薄膜。
7.一種鈣鈦礦/TOPCon疊層雙結(jié)太陽能電池，其特征在于，由權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的制備方法制得。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鈣鈦礦/topcon疊層雙結(jié)太陽能電池制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中在金屬輔助化學(xué)腐蝕(mace)中，當(dāng)硝酸銀濃度為0.03mol/l，反應(yīng)溫度為30℃，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘時(shí)，所形成的納米結(jié)構(gòu)尺寸均勻、分布合理且呈規(guī)則的納米孔狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中在等離子體刻蝕中，當(dāng)f2流量為30sccm，nf3流量為50sccm，等離子體功率為200w，反應(yīng)腔室壓力為5pa，刻蝕時(shí)間為15分鐘時(shí)，可獲得尺寸較小、表面較為光滑的微納結(jié)構(gòu)，且隨著氣體流量增加，刻蝕速率加快，微納結(jié)構(gòu)尺寸增大但表面粗糙度增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高鵬，郭永剛，倪玉鳳，葉林峰，阮妙，王智超，楊露，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司西寧太陽能電力分公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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