雙面微納複合結構的太陽能電池及其製備方法

2023-04-24 16:09:46

專利名稱：雙面微納複合結構的太陽能電池及其製備方法
技術領域：
本發明涉及矽基太陽能電池技術領域，尤其涉及一種雙面微納複合結構的太陽能 電池及其製備方法。
背景技術：
太陽能儲量巨大，清潔無汙染，是一種取之不盡用之不竭的能源，被譽為21世紀 新興能源之首。利用半導體材料的光伏效應，將太陽能直接轉化為電能是目前世界各國的 研究熱點，其中矽基太陽能電池由於原料儲量豐富，工藝技術成熟，成為太陽能發電技術的 首選。由於光電轉化效率仍然很低，導致矽基太陽能電池發電的單位成本居高不下，這成 為限制矽基太陽能電池應用和發展的最大問題。導致太陽能電池轉化效率低下的主要原 因有以下幾種迎光面反射率高，不能全部吸收入射太陽光；光照產生的載流子複合；低頻 段太陽光波穿透電池，被底電極吸收轉換成熱流失；電極接觸不良或設計不合理導致串聯 電阻增加，無法有效收集載流子電流。針對這些限制，許多研究人員進行了深入探索，採取 了一系列措施採用透明減反射膜、表面粗糙化(金字塔織構表面、多孔矽表面等)等來降 低迎光面反射率；通過表面鈍化膜層、加背電場及控制摻雜濃度等手段減小載流子複合； 設計背反射結構減小長波穿透；合理設計電極減小串聯電阻。這些措施將矽基太陽能電池 的光電轉化效率提高到了 25%。基於λ/4入射波反射波相消原理的透明減反射膜僅對固 定波長太陽光具有明顯減反射效果，而粗糙化表面雖能在較寬頻譜範圍O50nm 1200nm) 內有效降低反射率，但在更低頻段反射率指標明顯惡化。太陽光光譜由紫外光區(0 0. 40 μ m)，可見光區(0. 40 0. 76 μ m)及紅外光區(0. 76 ①μ m)三部分組成，它們在整 個太陽光光譜中所佔總能量的百分數分別為8.3%、40.3%和51.4%。可見提高矽基太陽 能電池光電轉化效率的有效途徑是擴展其對太陽光光譜有效吸收的範圍，尤其是對紅外區 光波的吸收。上世紀末，黑矽作為高深寬比刻蝕工藝的負效應首次被研究人員發現，由於 它對較寬頻譜範圍內的太陽光具有良好的吸收效果，表面呈現黑色，故而被命名為「黑 矽」(Black Silicon)。黑矽結構通常由納米尺度的柱體或者篩孔構成，其尺寸與光波長度 相近，光線入射後會沿柱體或篩孔表面多次反射和吸收，從而具有很低的反射率。黑矽製備 工藝主要包括光刻膠微掩膜法、納米球光刻法、電子束光刻法(EBL)、聚焦離子束法(FIB) 和雷射刻蝕法等。前兩種工藝需要刻蝕掩膜，增加了工藝成本和複雜性，且在微米尺度結構 表面製作掩膜依然是一大技術難題，更為重要的是利用它們在微米尺度結構上製作納米尺 度黑矽結構時，會刻蝕去除大量微米尺度結構，從而導致微米尺度結構失效，甚至消失。而 後三種工藝雖然可以在微米尺度結構上刻蝕形成納米尺度黑矽結構，但單次工藝作用範圍 小，只適用於小尺寸加工，並不能滿足大尺寸如晶片(Wafer)級加工，而太陽能電池單元尺 寸通常大於IOcmX IOcm，且更為重要的是利用它們在微米尺度結構上製作納米尺度黑矽結 構時，由於微米尺度結構表面的不平整和非均一性，很難在整個表面同時製備高深寬比高 密度納米尺度黑矽結構。故而傳統製備黑矽工藝無法實現大面積高深寬比高密度微納複合結構。人們將納米尺度的黑矽用於太陽能電池迎光面，希望利用其寬帶吸收特性提高光 電轉化效率，但實際效果遠遠低於預期，最高只獲得了 16. 8%的轉化效率，遠沒有基於微米 尺度的化學織構(柵格、金字塔等)表面太陽能電池轉化效率高。造成這一現象的原因被 認為是納米尺度黑矽材料遷移率低、載流子壽命短、俄歇複合嚴重等。由於上述黑矽製備工 藝的限制，無法大面積實現高密度高深寬比微納複合結構，目前的研究都將納米尺度黑矽 材料取代微米尺度的化學織構表面，直接在矽基襯底上刻蝕形成黑矽迎光面，導致這些問 題特別突出，極大地制約了黑矽太陽能電池效率的提高。亦有研究人員認為直接在太陽能 電池背光面製作黑矽層，可提高其對長波太陽光的吸收，改善性能，但背光面黑矽層雖能吸 收長波太陽光，卻依然存在載流子複合嚴重，轉化為熱能耗散的問題，並未有效解決黑矽雖 具有超寬帶吸收特性，但轉化效率低下的問題。

發明內容
本發明的目的在於提供一種雙面微納複合結構的太陽能電池及其製備方法，將微 米尺度結構高吸光率和轉化率特性，與納米尺度黑矽結構的超寬帶極低反射率和自清潔特 性相結合，且形成具有雙面微納複合結構太陽能電池，以解決傳統矽基太陽能電池吸收光 譜範圍窄，無法有效吸收和轉化1. 2μπι以上波長太陽光，及基於納米尺度黑矽結構太陽能 電池效率低下的問題。本發明一種雙面微納複合結構的太陽能電池，包括第一微納複合結構和第二微納 複合結構，所述第一微納複合結構位於所述太陽能電池的正面，所述第二微納複合結構位 於所述太陽能電池的背面；其中，第一微納複合結構包括在矽基襯底上表面製作的摻雜 擴散層、在所述摻雜擴散層上腐蝕獲取的正面微米尺度吸光層；以及在所述正面微米尺度 吸光層上刻蝕獲得的正面納米尺度黑矽減反射層。第二微納複合結構包括在矽基襯底下 表面上腐蝕獲取的背面微米尺度吸光層；以及在所述背面微米尺度吸光層上刻蝕獲得的背 面納米尺度黑矽減反射層。上述太陽能電池，優選所述納米尺度黑矽減反射層的直徑為50nm lOOOnm，高 度IOOnm lOOOOnm，間距IOOnm IOOOnm的矽錐，且納米尺度黑矽減反射層對波長範圍 200nm 3300nm的太陽光具有< 的反射率。上述太陽能電池，優選所述微米尺度吸光層的特徵尺寸為Iym 50μπι，具有類 球形、稜台形、稜錐形或柱狀結構陣列所形成的微米尺度結構，或V形槽或U形槽的柵狀微 米尺度結構。上述太陽能電池，優選所述矽基襯底為單晶矽、多晶矽或無定形矽，其導電類型為 N型或P型，厚度為100 μ m 800 μ m。本發明公開一種雙面微納複合結構的太陽能電池製備方法，包括步驟1 通過熱 擴散或離子注入，在矽基襯底上表面製作摻雜擴散層，其導電類型與矽基襯底相反，形成PN 結；步驟2 通過熱擴散或離子注入，在摻雜擴散層上製作正面重摻雜擴散區，其導電類型 與摻雜擴散層相同；在矽基襯底下表面製作背面重摻雜擴散區，其導電類型與矽基襯底相 同；步驟3 通過熱氧化或澱積100 A 2000A二氧化矽或氮化矽，然後光刻腐蝕，分別 在摻雜擴散層上和矽基襯底下表面製作微米尺度吸光層掩膜；步驟4 通過化學或物理腐蝕，利用微米尺度吸光層掩膜，在摻雜擴散層上製作正面微米尺度吸光層，在矽基襯底下表 面製作背面微米尺度吸光層；步驟5 利用基於無掩膜深反應離子刻蝕(DRIE)製備黑矽的 工藝，直接在正面微米尺度吸光層上製作正面納米尺度黑矽減反射層，在背面微米尺度吸 光層上製作背面納米尺度黑矽減反射層；步驟6 通過光刻腐蝕，分別在正面納米尺度黑矽 減反射層上刻蝕正面減反射層通孔，在背面納米尺度黑矽減反射層上刻蝕背面減反射層通 孔；步驟7 通過濺射或澱積，分別在正面納米尺度黑矽減反射層上製作正面柵電極，在背 面納米尺度黑矽減反射層上製作背面反射電極金屬層，通過減反射層通孔與重摻雜擴散區 形成電接觸。上述製備方法，優選所述步驟5進一步為採用等離子刻蝕或非等離子刻蝕對 矽片表面進行粗糙化處理；對DRIE設備進行初始化和等離子穩定；控制所述DRIE製備 黑矽的工藝參數，直接製備黑矽；其中，所述DRIE製備黑矽的工藝參數包括線圈功率為 800W 900W ；壓強為20mTorr 30mTorr ；刻蝕氣體SF6流量為20sccm 45sccm，鈍化氣 體C4F8流量為30sccm 50sccm ；SF6和C4F8氣體流量比為1 1 1 2 ；刻蝕平板功率 為6W IOW ；鈍化平板功率為OW IW ；刻蝕/鈍化時間比為IOs IOs 如如；刻蝕 /鈍化循環60 200次；溫度為20°C 30°C。相對於現有技術而言，本發明充分利用了納米尺度黑矽材料的超寬帶低反射率特 性，與微米尺度吸光層結構轉化效率高、開路電壓高等優點相結合，在200nm 3300nm波長 範圍內實現了< 的極低反射率超寬帶矽基太陽能電池；解決了傳統黑矽太陽能電池結 構中，將黑矽材料層代替微米尺度吸光層，雖然拓展了對太陽光譜的吸收範圍，但轉化效率 低的問題。


圖1為本發明的雙面微納複合結構的太陽能電池結構；圖2為微米尺度吸光層結構示意圖；圖3為納米尺度黑矽減反射層結構示意圖；圖4為採用無掩膜DRIE工藝製備的一種納米尺度黑矽減反射層的吸收光譜測試 圖；圖5為採用無掩膜DRIE工藝製備的幾種微納複合結構實際效果圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發明作進一步詳細的說明。參照圖1，圖1為本發明的雙面微納複合結構的太陽能電池結構。圖中包括正面 納米尺度黑矽減反射層1、正面減反射層通孔1-1，正面微米尺度吸光層2，摻雜擴散層3，正 面重摻雜擴散區4-1、背面重摻雜擴散區4-2，矽基襯底5，背面微米尺度吸光層6，背面納米 尺度黑矽減反射層7、背面減反射層通孔7-1，正面柵電極8，背面反射電極金屬層9。其中，正面納米尺度黑矽減反射層1製作於正面微米尺度吸光層2上，背面納米尺 度黑矽減反射層7製作於背面微米尺度吸光層6底部，正面納米尺度黑矽減反射層1和背 面納米尺度黑矽減反射層7是直徑為50nm lOOOnm，高度IOOnm lOOOOnm，間距IOOnm IOOOnm的矽錐，納米尺度黑矽減反射層對波長範圍200nm 3300nm的太陽光具有< 1 %的
反射率。正面微米尺度吸光層2製作於矽基襯底5上表面，背面微米尺度吸光層6製作於 矽基襯底5下表面上，正面微米尺度吸光層2和背面微米尺度吸光層6是類球形或稜台形 或稜錐形或柱狀結構陣列所形成的微米尺度結構，或「V」形槽或「U」形槽的柵狀的微米尺 度結構，其特徵尺寸為Iym 50μπι。矽基襯底5為單晶矽或多晶矽或無定形矽，其導電類型為N型或P型，厚度為 ΙΟΟμ800μ ο摻雜擴散層3是採用硼或銻摻雜形成的P型擴散層，或採用磷或砷摻雜形成的N 型擴散層，厚度為0. 5μπι 50μπι，摻雜濃度為IO17 IO19cnT3。正面重摻雜擴散區4-1和背面重摻雜擴散區4-2是採用硼或銻摻雜形成的P型擴 散區，或採用磷或砷摻雜形成的N型擴散區，厚度為0. 01 μ m 10 μ m，摻雜濃度為IO19 ΙΟ^πΓ3。正面柵電極8製作於正面納米尺度黑矽減反射層1上，為導電金屬材料，寬度為 0. 5 μ m ~ 5 μ m, ) ] 0. 5 μ m 5 μ m。背面反射電極金屬層9製作於背面納米尺度黑矽減反射層7底部，為鋁或銀，厚度 力 5 μ m 50 μ m。正面減反射層通孔1-1製作於正面納米尺度黑矽減反射層1上，背面減反射層通 孔7-1製作於背面納米尺度黑矽減反射層7上，為邊長1 μ m 10 μ m的通孔，間距10 μ π! 100 μ m0圖1所示結構的製備步驟如下步驟1 通過熱擴散或離子注入，在矽基襯底5上表面製作摻雜擴散層3，其導電類 型與矽基襯底5相反，形成PN結，厚度為0. 5 μ m 50 μ m，摻雜濃度為IO17 IO19cnT3。步驟2 通過熱擴散或離子注入，在摻雜擴散層3上製作正面重摻雜擴散區4-1，其 導電類型與摻雜擴散層3相同；在矽基襯底5下表面製作背面重摻雜擴散區4-2，其導電類 型與矽基襯底5相同；正面重摻雜擴散區4-1和背面重摻雜擴散區4-2，厚度為0. 01 μ m 10 μ m,摻雜濃度為 IO19 IO2ciCnT3。步驟3 通過熱氧化或澱積100 A ~ 2000 A二氧化矽或氮化矽，然後光刻腐蝕， 分別在摻雜擴散層3上和矽基襯底5下表面製作微米尺度吸光層掩膜。步驟4 通過化學或物理腐蝕，利用微米尺度吸光層掩膜，在摻雜擴散層3上製作 正面微米尺度吸光層2，在矽基襯底5下表面製作背面微米尺度吸光層6，其特徵尺寸為 1 μ m 50 μ m0步驟5 利用基於無掩膜深反應離子刻蝕(DRIE)製備黑矽的工藝，直接在正面微 米尺度吸光層2上製作正面納米尺度黑矽減反射層1，在背面微米尺度吸光層6底部製作背 面納米尺度黑矽減反射層7，是直徑為50nm lOOOnm，高度IOOnm lOOOOnm，間距IOOnm IOOOnm的矽錐。步驟6 通過光刻腐蝕，分別在正面納米尺度黑矽減反射層1上刻蝕正面減反射層 通孔1-1，在背面納米尺度黑矽減反射層7上刻蝕背面減反射層通孔7-1，為邊長1 μ m 10 μ m的通孔，間距10 μ m 100 μ m。
步驟7 通過濺射或澱積，分別在正面納米尺度黑矽減反射層1上製作正面柵電極 8，為導電金屬材料，通過正面減反射層通孔1-1與正面重摻雜擴散區4-1形成電接觸，寬度 為0. 5 μ m 5 μ m，厚度為0. 5 μ m 5 μ m ；在背面納米尺度黑矽減反射層7上製作背面反 射電極金屬層9，為鋁或銀，厚度為5 μ m 50 μ m，通過背面減反射層通孔7_1與背面重摻 雜擴散區4-2形成電接觸。上述方案中，步驟5中所述基於無掩膜深反應離子刻蝕(DRIE)製備黑矽的工藝， 包括以下步驟採用等離子刻蝕或非等離子刻蝕對矽片表面進行粗糙化處理；對DRIE設備 進行初始化和等離子穩定；控制所述DRIE製備黑矽的工藝參數，直接製備黑矽。DRIE製備 黑矽的工藝參數包括線圈功率為800W 900W ；壓強為20mTorr 30mTorr ；刻蝕氣體SF6 流量為20sccm 45sccm，鈍化氣體C4F8流量為30sccm 50sccm(SF6和C4F8氣體流量比 為1 1 1 2)；刻蝕平板功率為6W IOW ；鈍化平板功率為OW IW ；刻蝕/鈍化時間 比為IOs IOs 4s 4s ；刻蝕/鈍化循環60 200次；溫度為20°C 30°C。參照圖2，圖2為本發明的微納複合結構的微米尺度吸光層結構示意圖。上述步驟 4中所述類球形結構陣列所形成的微米尺度結構見圖加所示，其直徑為1 μ m 50 μ m，中 心距為3μπι 150μπι。上述步驟4中所述「V」形槽所形成的柵狀微米尺度結構，見圖2b 所示，其槽深為1 μ m 50 μ m，槽寬為1 μ m 50 μ m，間距1 μ m 50 μ m。參照圖3，圖3為本發明的微納複合結構的納米尺度黑矽減反射層結構示意圖。上 述步驟5中所述納米尺度黑矽減反射層，採用基於無掩膜深反應離子刻蝕(DRIE)工藝制 備，具有無需掩膜，一步刻蝕實現大面積高密度高深寬比納米尺度黑矽結構，此納米尺度黑 矽結構為非均一性矽錐。參照圖4，圖4為採用無掩膜DRIE工藝製備的一種納米尺度黑矽減反射層的吸收 光譜測試圖。上述步驟5中所述納米尺度黑矽減反射層，具有超寬帶極低反射率特性，在 200nm 3300nm波長的太陽光譜範圍內，具有< 1 %的反射率。參照圖5，圖5為採用無掩膜DRIE工藝製備的微納複合結構實際效果圖。其中， 圖fe為稜台形陣列微納複合結構，圖恥為柱狀陣列微納複合結構，圖5c為「U」形槽所形 成柵狀微納複合結構，圖5d為「V」形槽所形成柵狀微納複合結構。本發明具有如下技術優勢1、本發明提出的具有雙面微納複合結構的太陽能電池結構，由於採用無需掩膜 DRIE工藝，在不破壞原有微米尺度結構的基礎上，生長納米尺度黑矽結構，突破了傳統黑矽 加工工藝的限制，實現了大面積高密度高深寬比微納複合結構。在微米尺度吸光層上直接 製作納米尺度黑矽減反射層，充分利用了納米尺度黑矽材料的超寬帶低反射率特性，與微 米尺度吸光層結構轉化效率高、開路電壓高等優點相結合，在200nm 3300nm波長範圍內 實現了 <1%的極低反射率超寬帶矽基太陽能電池。解決了傳統黑矽太陽能電池結構中，將 黑矽材料層代替微米尺度吸光層，雖然拓展了對太陽光譜的吸收範圍，但轉化效率低的問 題。2、本發明提出的具有雙面微納複合結構的太陽能電池結構，由於採用雙面微納復 合結構，其背面納米尺度黑矽減反射層同樣具有超寬帶極低反射率的特性，可以充分吸收 穿透太陽能電池的長波太陽光，並再次將納米尺度黑矽材料的超寬帶低反射率特性，與微 米尺度吸光層結構轉化效率高、開路電壓高等優點相結合，解決了傳統結構中單純以黑矽材料層作為太陽能電池背面吸光層所帶來的載流子複合嚴重，轉化效率不高的問題，最大 化地提高基於黑矽材料太陽能電池的轉化效率。3、本發明提出的具有雙面微納複合結構的太陽能電池結構，表面由微納複合結 構構成，其中微米尺度結構增大了表面積體積比；而納米尺度黑矽減反射層，由於高密度 高深寬比(10 1 30 1)納米錐體的表面形貌，極大地增加了表面積體積比，因而具 有良好的超疏水特性；且由於所採用的DRIE工藝的鈍化環節，在納米錐體表面生成一層 IOOA 1000A聚合物薄膜，進一步增大了其超疏水特性。因此本發明提出的基於微納復 合結構加工技術的太陽能電池結構，具有極好的超疏水特性，其接觸角約為150 160°， 滾動角約為1° 3°，可實現自清潔功能，使得太陽能電池壽命長、適應惡劣環境能力強， 且維護簡單。4、本發明提出的製備方法，首先在矽基襯底上表面製作摻雜擴散層，然後在摻雜 擴散層上腐蝕實現微米尺度吸光層，最後在微米尺度吸光層上刻蝕實現納米尺度黑矽減反 射層。通過微米尺度和納米尺度兩次刻蝕，極大地減小了摻雜擴散層的厚度，從而極大地降 低了光生載流子的複合，增加光生電流；同時微米納米複合結構可以構成密度梯度和反射 率梯度，使得進入太陽能電池表面的入射光經多次反射和折射，幾乎全部被吸收。5、本發明提出的製備方法，步驟3和步驟4中所述二氧化矽或氮化矽作為微米尺 度吸光層結構的刻蝕掩膜，在刻蝕得到微米尺度吸光層後，該掩膜無需單獨工藝步驟腐蝕 去除，可直接由製作納米尺度黑矽減反射層時所採用的無掩膜DRIE工藝中的刻蝕環節直 接去除，從而極大地簡化了太陽能電池的工藝步驟，充分降低單位成本。6、本發明提出的製備方法，步驟7中所述在正面納米尺度黑矽減反射層上製作 正面柵電極，在背面納米尺度黑矽減反射層上製作背面反射電極金屬層，由於採用無掩膜 DRIE工藝實現納米尺度黑矽減反射層，在DRIE工藝中的鈍化環節中納米尺度黑矽減反射 層表面澱積的聚合物薄膜，具有良好的絕緣性，可直接作為鈍化層，從而減小電極與重摻雜 擴散區的電接觸面積，從而減小串聯電阻、降低載流子複合，進一步提高轉化效率、開路電 壓和短路電流。而且與傳統太陽能電池製作過程中需單獨製作鈍化層相比，極大地簡化了 工藝步驟。以上對本發明所提供的一種雙面微納複合結構的太陽能電池及其製備方法進行 詳細介紹，本文中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例 的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員， 依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內 容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種雙面微納複合結構的太陽能電池，其特徵在於，包括第一微納複合結構和第二 微納複合結構，所述第一微納複合結構位於所述太陽能電池的正面，所述第二微納複合結 構位於所述太陽能電池的背面；其中所述第一微納複合結構包括在矽基襯底上表面製作的摻雜擴散層、在所述摻雜擴散 層上腐蝕獲取的正面微米尺度吸光層；以及在所述正面微米尺度吸光層上刻蝕獲得的正面 納米尺度黑矽減反射層；所述第二微納複合結構包括在矽基襯底下表面上腐蝕獲取的背面微米尺度吸光層； 以及在所述背面微米尺度吸光層上刻蝕獲得的背面納米尺度黑矽減反射層。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池，其特徵在於，所述納米尺度黑矽減反射層的直徑為50nm lOOOnm，高度IOOnm lOOOOnm，間距 IOOnm IOOOnm的矽錐，且納米尺度黑矽減反射層對波長範圍200nm 3300nm的太陽光具有< 的反射率。
3.根據權利要求1或2所述的太陽能電池，其特徵在於，所述微米尺度吸光層的特徵尺 寸為Iym 50 μ m,具有類球形、稜台形、稜錐形或柱狀結構陣列所形成的微米尺度結構；或V形槽或U形槽的柵狀微米尺度結構。
4.根據權利要求3所述的太陽能電池，其特徵在於，所述矽基襯底為單晶矽、多晶矽或 無定形矽，其導電類型為N型或P型，厚度為100 μ m 800 μ m。
5.一種雙面微納複合結構的太陽能電池製備方法，其特徵在於，包括步驟1 通過熱擴散或離子注入，在矽基襯底上表面製作摻雜擴散層，其導電類型與矽 基襯底相反，形成PN結；步驟2 通過熱擴散或離子注入，在摻雜擴散層上製作正面重摻雜擴散區，其導電類型 與摻雜擴散層相同；在矽基襯底下表面製作背面重摻雜擴散區，其導電類型與矽基襯底相 同；步驟3 通過熱氧化或澱積100 A 2000 A二氧化矽或氮化矽，然後光刻腐蝕，分別 在摻雜擴散層上和矽基襯底下表面製作微米尺度吸光層掩膜；步驟4 通過化學或物理腐蝕，利用微米尺度吸光層掩膜，在摻雜擴散層上製作正面微 米尺度吸光層，在矽基襯底下表面製作背面微米尺度吸光層；步驟5:利用基於無掩膜深反應離子刻蝕(DRIE)製備黑矽的工藝，直接在正面微米尺 度吸光層上製作正面納米尺度黑矽減反射層，在背面微米尺度吸光層上製作背面納米尺度 黑矽減反射層；步驟6 通過光刻腐蝕，分別在正面納米尺度黑矽減反射層上刻蝕正面減反射層通孔， 在背面納米尺度黑矽減反射層上刻蝕背面減反射層通孔；步驟7 通過濺射或澱積，分別在正面納米尺度黑矽減反射層上製作正面柵電極，在背 面納米尺度黑矽減反射層上製作背面反射電極金屬層，通過減反射層通孔與重摻雜擴散區 形成電接觸。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟5進一步為採用等離子刻蝕或非等離子刻蝕對矽片表面進行粗糙化處理；對DRIE設備進行初始 化和等離子穩定；控制所述DRIE製備黑矽的工藝參數，直接製備黑矽；其中，所述DRIE製備黑矽的工藝參數包括線圈功率為800W 900W ；壓強為20mTorr 30mTorr ；刻蝕氣體SF6流量為20sccm 45sccm,鈍化氣體C4F8流量為30sccm 50sccm ；SF6和C4F8氣體流量比為1 1 1 2 ； 刻蝕平板功率為6W IOW ；鈍化平板功率為OW IW ；刻蝕/鈍化時間比為IOs IOs 4s 4s ；刻蝕/鈍化循環60 200次；溫度為20°C 30°C。
全文摘要
本發明公開了一種雙面微納複合結構的太陽能電池及其製備方法。其中，太陽能電池包括位於太陽能電池的正面的第一微納複合結構和位於太陽能電池的背面的第二微納複合結構；第一微納複合結構包括在矽基襯底上表面製作的摻雜擴散層、在摻雜擴散層上腐蝕獲取的正面微米尺度吸光層；以及在正面微米尺度吸光層上刻蝕獲得的正面納米尺度黑矽減反射層；第二微納複合結構包括在矽基襯底下表面上腐蝕獲取的背面微米尺度吸光層；以及在背面微米尺度吸光層上刻蝕獲得的背面納米尺度黑矽減反射層。本發明解決了傳統黑矽太陽能電池結構中，將黑矽材料層代替微米尺度吸光層，雖然拓展了對太陽光譜的吸收範圍，但轉化效率低的問題。
文檔編號C23F1/12GK102110724SQ201010543469
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月12日 優先權日2010年11月12日
發明者張曉升, 張海霞, 朱福運, 邸千力 申請人:北京大學