一种广谱吸收的黑硅中间带太阳能电池结构及制作方法

摘要

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及以黑硅为中间带材料的太阳能电池结构及其制作方法，该结构至上而下依次包括：迎光面n型硅外延层、广谱吸收的黑硅中间带结构层、背光面p型硅基衬底。其制备方法为在中间带结构层中，通过适当调控费米能级，使其穿过中间带，中间带的电子处于半满状态。因此材料内的电子不仅存在价带向导带的跃迁，还存在价带向中间带、中间带向导带的跃迁；同时，本发明的表面存在硅微锥结构，入射光在结构表面经多次反射被吸收。因此，本发明所提供的黑硅中间带太阳能电池结构，克服了现有传统硅基太阳能电池在吸收波段方面的限制，并且微锥结构使得表面具有良好的减反效果，从而提高了对太阳光谱的吸收率和转换效率。

主权项

一种广谱吸收的黑硅中间带太阳能电池的制备方法，该电池结构自上而下依次包括：迎光面n型单晶硅外延层；广谱吸收的黑硅中间带结构层；背光面p型单晶硅基衬底；其特征在于制备步骤具体如下：步骤1：选择晶向（100）或（111）的p型单晶硅基衬底，该p型单晶硅基衬底的电阻率为1~10欧姆•厘米，厚度200~500微米，对该衬底彻底清洗，清除衬底表面的有机表面膜、杂质粒子、金属玷污，得到背光面p型单晶硅基衬底；步骤2：飞秒激光辐照SF₆气体环境中的上述p型单晶硅基衬底表面，得到黑硅中间带结构层；该飞秒激光波长800~1065纳米、频率100~1000赫兹、脉宽100~290飞秒，通过凸透镜聚焦，通量为~；经辐照后，所述p型硅基衬底表面结构是间隔为1~10微米，高度为1~10微米的硅微锥；黑硅中间带结构层附在硅微锥上，该层结构厚为100~300纳米，硫元素掺入浓度达~；步骤3：把微构造过的硅材料放于真空热退火炉中，退火；退火温度为1300~1400开；退火时间4~6分钟；步骤4：在黑硅中间带吸收层表面，用分子束外延的方法外延一层500~800纳米厚的n型单晶硅材料层；该n型单晶硅材料层材料晶向（100）或（111），电阻率1~10欧姆•厘米，形成电池的迎光面n型单晶硅外延层，同时构成三明治结构；步骤5：用磁控溅射方法，在三明治结构迎光面溅射一层50~200纳米厚的ZnO作为正面栅电极，在背面溅射一层厚为50~200纳米的ITO薄膜作为背面电极。