【技術實現步驟摘要】
：本專利技術屬于鈣鈦礦疊層太陽電池，更具體地涉及亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造。
技術介紹
0、
技術介紹
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1、隨著太陽能技術的快速發展，鈣鈦礦/硅異質結串聯太陽能電池因其高效光電轉換能力而受到廣泛關注。在各類太陽能電池中，異質結結構因其在載流子分離和傳輸方面的優勢，成為提升光電轉換效率的重要途徑。通過優化硅晶片表面結構，可以顯著降低光反射率，提高光吸收效率，從而提升光電器件整體性能。然而，這類紋理化硅基底的異質結設計與制造面臨諸多技術難題。在異質結器件的制造過程中，硅基底的紋理表面設計直接影響界面的載流子傳輸效率和器件穩定性。傳統的硅表面紋理化方法，如隨機金字塔紋理設計，雖然在減少反射損失和增強光捕獲能力方面表現優異，但其表面高度起伏的特點對后續工藝帶來了較大的挑戰。例如，在異質結界面制備過程中，如何實現均勻且穩定的界面鈍化成為關鍵問題。表面紋理的復雜性往往導致界面電荷復合率升高、薄膜沉積均勻性差等問題，這不僅限制了載流子的擴散效率，也降低了器件的穩定性和整體性能。此外，雙面紋理硅晶片雖然具備良好的光學性能，但在界面設計上存在諸多兼容性問題。例如，硅晶片表面的拋光工藝成本高昂，反射損失未能完全消除，且界面復合問題依然突出。這些不足對硅基底提出了更高的要求，同時也限制了該類基底在高效光電器件中的廣泛應用
2、本專利技術提出了一種亞微米級紋理硅基底的異質結設計與制造方法。通過創新的表面紋理優化技術和高效界面鈍化方案，該方法能夠顯著提升異質結界面的傳輸效率和穩定性。同時，通過優化硅基底表面的處理工藝，有
技術實現思路
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技術實現思路
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1、針對現有技術中存在的疊層電池硅基底紋理結構與鈣鈦礦薄膜適配性差、界面特性不理想等問題，本專利技術旨在提供一種亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，以顯著提高太陽能電池的光電轉換效率、穩定性和可靠性。為實現上述目標，本專利技術采用如下技術方案：
2、通過紋理構筑技術提升硅基底表面光學和電學性能，增強光捕獲能力；運用界面優化技術提高界面結合強度、降低載流子復合速率，從而構建高性能的亞微米級紋理硅基底異質結；具體制造方法包括以下步驟：
3、(1)紋理構筑技術，綜合利用基底預處理蝕刻法、納米球模板涂覆固定法、等離子體模板刻蝕成型方法對硅表面進行紋理構筑，具體步驟如下，
4、s1，基底預處理蝕刻法，采用氫氧化鉀溶液蝕刻預處理硅基底(濃度范圍在1wt％-5wt％之間)；將硅基底浸泡在蝕刻液中，控制蝕刻溫度(20℃-50℃)和時間(5min-20min)，以在硅基底表面形成初步的粗糙結構，為后續納米球模板法制備紋理結構提供基礎；
5、s2，納米球模板涂覆固定法；制備單分散的納米球溶液，納米球材料選用聚苯乙烯(ps)，粒徑在200nm-600nm之間；將納米球溶液通過旋涂均勻涂覆在經過表面蝕刻處理的硅基底上，旋涂速度控制在1000rpm-3000rpm，浸涂時間在1min-5min；涂覆完成后，通過加熱(溫度在80℃-150℃之間)使納米球薄膜在硅基底表面；
6、s3，等離子體模板刻蝕成型，以固定的納米球為模板進行等離子體刻蝕；將帶有納米球薄膜的硅基底放入等離子體刻蝕設備中，刻蝕氣體為氧氣和氯氣的混合氣體，氣體流量(10sccm-50sccm)、刻蝕功率(150w-200w)和刻蝕時間(10min-30min)；刻蝕完成后去除納米球模板，得到亞微米級紋理結構硅基底；
7、通過上述工藝參數，將紋理高度控制在300nm至700nm之間，間距控制在500nm至1μm范圍，以實現最佳光捕獲效果和最低表面反射率；
8、(2)界面優化技術，綜合利用能級匹配沉積法、缺陷態雙控優化法對鈣鈦礦與紋理硅基底的界面進行優化，具體步驟如下，
9、s1，能級匹配沉積法，在鈣鈦礦與紋理硅基底的界面處開展界面能級對齊設計和界面工程處理；通過第一性原理計算確定鈣鈦礦與硅基底的能級匹配關系，根據計算結果選擇界面修飾材料(如有機分子、金屬氧化物等)；將選擇的界面修飾材料通過溶液旋涂沉積在紋理硅基底表面，沉積厚度控制在1nm-5nm之間，形成能級匹配層，使鈣鈦礦與硅基底的能級對齊，促進載流子的有效傳輸；
10、s2，缺陷態雙控優化法；采用原子層沉積(ald)技術在能級匹配層上沉積一層氧化鋁鈍化層，鈍化層厚度控制在1.5nm-2nm之間，以降低界面缺陷態密度；
11、(3)鈣鈦礦薄膜制備與封裝，采用旋涂法進行兩步溶液沉積工藝制備鈣鈦礦薄膜，并對太陽能電池進行封裝，具體步驟如下：
12、s1，制備鈣鈦礦前驅體溶液，將pbi2和csi溶解于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)與二甲基亞砜(dmso)的混合溶劑中，溶液濃度控制在1.2mol/l，并置于65℃水浴中攪拌直至完全溶解；同時，在鈣鈦礦前驅體溶液中添加離子液體(四丁基銨三氟甲磺酸鹽)，濃度控制在0.5wt％-1wt％之間，在鈍化層上生長鈣鈦礦薄膜，進一步修復界面缺陷，實現界面的高結合強度和低載流子復合速率；
13、s2，在經過界面優化處理的紋理硅基底上滴加前驅體溶液，以2000rpm的轉速旋涂30秒，形成均勻的前驅體層；旋涂后基底置于70℃熱板上預退火10分鐘，促進晶體初步成核，然后轉移至150℃環境下退火20分鐘，形成穩定的鈣鈦礦晶體結構；在退火過程中添加鹵素添加劑甲胺碘化物，以優化晶粒尺寸、提高膜層致密性、降低界面缺陷密度，從而增強薄膜的光電性能；
14、s3，通過磁控濺射技術在鈣鈦礦薄膜頂部沉積厚度為150nm至200nm的透明導電電極(氧化銦錫)，并采用絲網印刷法在硅基底背面制作金屬電極，形成完整電路；通過原子層沉積在鈣鈦礦薄膜表面涂覆一層厚度為100nm至200nm的疏水性保護涂層，以提高抗濕氣性能；
15、s4，采用雙層封裝結構，包括eva(乙烯-醋酸乙烯酯)封裝膜和pet(聚對苯二甲酸乙二醇酯)保護膜，將鈣鈦礦/硅太陽能電池置于eva和pet之間，通過真空層壓機在150℃、10mpa壓力下層壓20分鐘，確保封裝膜與電池的緊密結合；使用耐紫外線和濕氣的環氧樹脂對電池邊緣進行密封處理，進一步防止濕氣侵入，延長電池壽命；
16、上述的實施例僅例示性說明本專利技術的原理及其功效，而非用于限制本專利技術。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本專利技術的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬
中具有通常知識者在未脫離本專利技術所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應有本專利技術的權利要求所涵蓋。本申請的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。
【技術保護點】
1.一種亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，其特征在于，包括紋理構筑技術、界面優化技術，具體步驟如下：
2.一種如權利要求1所述的亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，其特征在于，所述基底預處理蝕刻法中，氫氧化鉀溶液濃度為3wt％，蝕刻溫度為30℃，蝕刻時間為10min，且依次使用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗對硅片進行清洗，超聲頻率為30kHz，時間10分鐘，氮氣吹干后浸入蝕刻液中，蝕刻結束后用去離子水沖洗硅基底并在氮氣氛圍下干燥。
3.一種如權利要求1所述的亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，其特征在于，所述納米球模板涂覆固定法中，納米球粒徑為400nm，旋涂速度為2000rpm，浸涂時間為3min，加熱溫度為120℃。
4.一種如權利要求1所述的亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，其特征在于，所述等離子體模板刻蝕成型中，刻蝕氣體流量為30sccm、刻蝕功率為180W、刻蝕時間為20min，刻蝕完成后采用超聲清洗去除納米球模板，超聲頻率為30kHz，時間10分鐘。
5.一種如權利要求1所述的亞微米級紋理硅基底
6.一種如權利要求1所述的亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，其特征在于，所述缺陷態雙控優化法中，氧化鋁鈍化層厚度為1.5nm-2nm，反應溫度150℃，前驅體脈沖時間為0.1秒，吹掃時間為10秒，鈣鈦礦前驅體溶液中四丁基銨三氟甲磺酸鹽濃度為0.8wt％。
...【技術特征摘要】
1.一種亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，其特征在于，包括紋理構筑技術、界面優化技術，具體步驟如下：
2.一種如權利要求1所述的亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，其特征在于，所述基底預處理蝕刻法中，氫氧化鉀溶液濃度為3wt％，蝕刻溫度為30℃，蝕刻時間為10min，且依次使用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗對硅片進行清洗，超聲頻率為30khz，時間10分鐘，氮氣吹干后浸入蝕刻液中，蝕刻結束后用去離子水沖洗硅基底并在氮氣氛圍下干燥。
3.一種如權利要求1所述的亞微米級紋理硅基底異質結的設計與制造方法，其特征在于，所述納米球模板涂覆固定法中，納米球粒徑為400nm，旋涂速度為2000rpm，浸涂時間為3min，加熱溫度為120℃。
4.一種如權利要求1所述的亞微米...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高鵬，郭永剛，倪玉鳳，葉林峰，阮妙，王智超，楊露，
申請(專利權)人：青海黃河上游水電開發有限責任公司西寧太陽能電力分公司，
類型：發明
國別省市：
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