一種太陽能電池的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種太陽能電池的制備方法，所述太陽能電池通過將硅片經處理、旋涂鈍化層溶液以及PEDOT:PSS水溶液、蒸鍍后得到，所述鈍化層溶液為氧化鈦前驅體溶液，所述氧化鈦前驅體溶液通過如下方法制備：1、異丙醇鈦分散在異丙醇溶液中稀釋，攪拌，使其分散均勻，制備溶液Ⅰ；2、將鹽酸溶液采用異丙醇稀釋，然后滴加到溶液Ⅰ中，攪拌，獲得溶液Ⅱ；將制備好的溶液Ⅱ旋涂在經處理后的硅片上。本發明專利技術制作工藝簡單，制得的太陽能電池物理性能好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光電器件
，特別是涉及了一種太陽能電池的制備方法。
技術介紹
能源是人類社會發展的動力。隨著人口增長和經濟發展，到本世紀中葉，能源消耗將超過現在的兩倍。目前所使用的能源中絕大多數來自于化石燃料，其它能源所占比重相對較少，而化石燃料的數量有限，難以再生，并且其使用對環境會造成巨大污染。因此改變能源結構，使用清潔新能源，保護地球已成為全球的共識。當前的清潔能源主要包括氫能、生物能、太陽能和風能等。其中，太陽能是由太陽內部核聚變所向外界輻射的能量，其提供給地球一小時的能量可供人類社會使用一年，一年到達地面太陽輻射能相當于百萬億噸煤能量，相當于人類現有各種能源在同時期內所提供能量的上萬倍。所以，太陽能作為一種綠色可再生能源，取之不盡、用之不竭。其源頭巨大，安全保障性高，將是以后最有發展潛力的支撐性能源。太陽能的利用中，太陽能電池是最有發展前景的可再生能源發電方向之一，太陽能電池是將太陽光能轉變成電能的電子器件。目前太陽能電池種類繁多，根據材料不同，可以分為：第一代晶硅太陽能電池，主要是單晶硅電池和多晶硅電池；第二代薄膜太陽能電池，主要是硅基薄膜電池、Ⅲ-Ⅴ族化合物電池、Ⅱ-Ⅵ化合物電池、銅銦鎵硒電池和銅鋅硒硫電池等；第三代太陽能電池，主要是染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池、量子點太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池和雜化太陽能電池等。在眾多太陽能電池中，硅電池占據了90％的市場份額，一直是太陽能電池的研究熱點。但是硅電池面臨的一個突出問題是，由于界面之間缺陷態較多，載流子在界面的復合嚴重，造成了器件性能缺失。目前，對于降低載流子界面復合的研究，主要采用氧化硅、氮化硅、無定型硅、氧化鈦、氧化鋁等材料對界面進行修飾鈍化等。然而，上述方法一般要通過比較復雜的工藝才能實現對硅表面的有效鈍化，對儀器設備的要求較高，價格相對較高。因此，研究開發利用簡單工藝可以實現對表面鈍化的工藝對進一步降低硅太陽能電池的成本具有重要的應用價值。有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種太陽能電池的制備方法，使其更具有生產上的利用價值。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種生產成本低、操作工藝簡單、物理性能好的一種太陽能電池的制備方法。本專利技術的技術問題主要通過以下技術方案得以解決：本專利技術公開了一種太陽能電池的制備方法，所述太陽能電池通過將硅片經處理、旋涂鈍化層溶液以及PEDOT:PSS水溶液、蒸鍍后得到，所述鈍化層溶液為氧化鈦前驅體溶液，所述氧化鈦前驅體溶液通過如下方法制備：(1)將異丙醇鈦分散在異丙醇溶液中稀釋，攪拌，使其分散均勻，制備溶液Ⅰ；(2)將鹽酸溶液采用異丙醇稀釋，然后滴加到溶液Ⅰ中，攪拌，獲得溶液Ⅱ；將制備好的溶液Ⅱ旋涂在經處理后的硅片上。進一步地，所述氧化鈦前驅體溶液在低于200℃的溫度下制備。進一步地，所述硅片的處理包括以下步驟：(1)將電阻值為0.05-0.1Ω/cm2的硅片清洗之后浸于0.2M AgNO3和4.8M HF的混合溶液中刻蝕5分鐘，然后利用去離子水清洗；(2)將處理后的硅片用濃硝酸浸泡5分鐘，取出后清洗吹干；(3)再將處理后的硅片浸沒于HF溶液中2分鐘，然后置于濃度為1％的四甲基氫氧化銨溶液中刻蝕40秒。進一步地，將所述溶液Ⅱ旋涂在處理后的硅片下表面，將PEDOT:PSS水溶液旋涂到硅片上表面，進行退火處理，在硅片上表面和下表面上分別形成PEDOT:PSS導電薄膜和氧化鈦鈍化層。進一步地，所述PEDOT:PSS水溶液是由導電率為1000的PEDOT:PSS高分子聚合物、DMSO有機化合物和Triton X-100非離子型表面活性劑以94:5:1的比例混合后得到。進一步地，所述處理后的硅片在150℃的溫度下進行退火處理，在3000轉/分的轉速下旋涂1分鐘。進一步地，將陽極電極和陰極電極經過所述蒸鍍的方式，分別沉積到PEDOT:PSS導電薄膜表面和氧化鈦鈍化層上。進一步地，所述陽極電極為柵狀銀電極，厚度范圍為190-210nm，所述陰極電極為鋁電極，厚度范圍為190-210nm。。借由上述方案，本專利技術提供的前驅體溶液法制備氧化物鈍化層，相比于常規的原子層沉積、高溫熱氧化生長，化學沉積法等制備鈍化修飾層的方式，至少具有以下優點：1、制備工藝簡單，可以使用溶液加工如旋涂、噴涂、絲網印刷、打印等方法，設備要求相對比較低，有利于實現大面積的制備；2、氧化物的制備過程溫度低于200攝氏度，有利于大幅度降低太陽能電池的加工成本；3、利用氧化物良好的鈍化特性，減少了硅片的缺陷態，有利于提高短路電流和開路電壓；4、所選擇的氧化物分散溶劑，對身體和環境危害較小，更加安全。上述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本專利技術的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。附圖說明圖1為實施案例所得的硅-有機雜化太陽能電池的結構示意圖；圖2為實施案例所得的硅-有機雜化太陽能電池的I-V曲線；圖3為實施案例所得的硅-有機雜化太陽能電池的外量子效率曲線；圖4為實施案例所得的硅-有機雜化太陽能電池的少數載流子壽命曲線；以上附圖中，I-V曲線是在100mW/cm2的AM1.5太陽光模擬器的照射下測量得到的。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。實施例：本實施例提供的一種太陽能電池的制備方法步驟如下：(1)對硅片進行清洗，并刻蝕結構；具體步驟包括：1、將電阻值為0.05-0.1Ω/cm2的硅片清洗之后浸于0.2M AgNO3和4.8M HF的混合溶液中刻蝕5分鐘，然后利用去離子水清洗；2、將處理后的硅片用濃硝酸浸泡5分鐘，取出后清洗吹干；3、再將處理后的硅片浸沒于HF溶液中2分鐘，然后置于濃度為1％的四甲基氫氧化銨溶液中刻蝕40秒。本專利技術采用硅-有機雜化太陽能電池作為電池實施案例，太陽能電池范圍不限制在硅-有機雜化太陽能電池，包含所有硅基太陽能電池，單晶硅、多晶硅、薄膜硅等太陽能電池。(2)制備氧化鈦前驅體溶液：將異丙醇鈦分散在異丙醇溶液中稀釋，攪拌5分鐘，使其分散均勻，制備溶液Ⅰ。將鹽酸溶液采用異丙醇稀釋，然后滴加到溶液Ⅰ中，攪拌3小時，獲得溶液Ⅱ。氧化鈦前驅體溶液作為氧化物溶液實施案例，氧化物前驅體溶液范圍不限制在氧化鈦前驅體溶液，包含氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氧化鉬、氧化鈮、氧化鋅和氧化錫等金屬氧化物。以異丙醇鈦作為氧化鈦前驅體溶液制備原料的實施案例，氧化鈦前驅體溶液制備的原料范圍不限制在異丙醇鈦，包括異丙醇鈦，鈦酸四丁酯，四氯化鈦等烷基鈦化合物。(3)將氧化鈦前驅體溶液旋涂到硅片下表面：將溶液Ⅱ以轉速為3000轉/分旋涂到氫氟酸處理后的硅片的下表面，旋涂時間為1分鐘。在150℃的條件下退火30min，氧化物前驅體溶液在退火過程中水解，形成氧化物薄膜，在硅片表面生成Si-O-M鍵(M指代金屬)，減少硅片表面的懸掛鍵和缺陷態，實現對硅片表面鈍化，提高硅表面的少數載流子壽命，增加短路電流，開路電壓，最終提高器件效率。(4)將電導率為1000的PEDOT:PSS，DMSO有機化合物和Triton X-100非離子型表面活性劑以94:5:1的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能電池的制備方法，所述太陽能電池通過將硅片經處理、旋涂鈍化層溶液以及PEDOT:PSS水溶液、蒸鍍后得到，其特征在于：所述鈍化層溶液為氧化鈦前驅體溶液，所述氧化鈦前驅體溶液通過如下方法制備：(1)將異丙醇鈦分散在異丙醇溶液中稀釋，攪拌，使其分散均勻，制備溶液Ⅰ；(2)將鹽酸溶液采用異丙醇稀釋，然后滴加到溶液Ⅰ中，攪拌，獲得溶液Ⅱ；將制備好的溶液Ⅱ旋涂在經處理后的硅片上。

【技術特征摘要】
1.一種太陽能電池的制備方法，所述太陽能電池通過將硅片經處理、旋涂鈍化層溶液以及PEDOT:PSS水溶液、蒸鍍后得到，其特征在于：所述鈍化層溶液為氧化鈦前驅體溶液，所述氧化鈦前驅體溶液通過如下方法制備：(1)將異丙醇鈦分散在異丙醇溶液中稀釋，攪拌，使其分散均勻，制備溶液Ⅰ；(2)將鹽酸溶液采用異丙醇稀釋，然后滴加到溶液Ⅰ中，攪拌，獲得溶液Ⅱ；將制備好的溶液Ⅱ旋涂在經處理后的硅片上。2.根據權利要求1所述的一種太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述氧化鈦前驅體溶液在低于200℃的溫度下制備。3.根據權利要求1所述的一種太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述硅片的處理包括以下步驟：(1)將電阻值為0.05-0.1Ω/cm2的硅片清洗之后浸于0.2M AgNO3和4.8M HF的混合溶液中刻蝕5分鐘，然后利用去離子水清洗；(2)將處理后的硅片用濃硝酸浸泡5分鐘，取出后清洗吹干；(3)再將處理后的硅片浸沒于HF溶液中2分鐘，然后置于濃度為1％的四甲基氫氧化銨溶液中刻蝕40秒。4.根據權利要求1所述的一種太陽...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫寶全，劉玉強，宋濤，
申請(專利權)人：蘇州大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32