[发明专利]一种硅纳米线径向异质结太阳电池的制备方法

摘要

本发明涉及一种硅纳米线径向异质结太阳电池的制备方法，属于光伏技术领域。本方法采用热丝化学气相沉积技术，依次在带有纳米线的单晶硅片上保角沉积本征和n型非晶硅薄膜，制备了结构为n-a-Si:H/i-a-Si:H/p-c-SiNW的纳米线径向异质结太阳电池。借助于热丝化学气相沉积技术良好的原子氢处理和本征非晶硅钝化能力，使制备的纳米线径向异质结太阳电池的性能有了大幅提高。这种太阳电池结构新颖，性能优良，在光伏领域有着广泛的应用价值。

主权项

一种硅纳米线径向异质结太阳电池的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：（1）采用湿法腐蚀方法，在p型单晶硅片的上表面形成竖立的、直径为20～2000纳米、高度为100～10000纳米的纳米线，将上表面带有纳米线的硅片清洗干净；（2）将步骤（1）得到的样品放入热蒸发设备的腔体中，在腔体内真空达到3×10^‑4帕后，蒸发高纯铝，在样品下表面沉积一层厚度为1～2微米的金属铝薄膜；（3）将步骤（2）得到的样品放入石英炉中，通入氮气和氧气的混合气体，其中氮气和氧气的体积比为95:5，在930℃下保持1小时，使样品下表面的金属铝薄膜形成铝背场层，样品的上表面形成热氧化层；（4）将步骤（3）得到的样品水平放置，在样品上表面滴加氢氟酸溶液，去除样品上表面的氧化层，氢氟酸溶液的体积百分比溶度为5～15%，处理时间为1～3分钟；（5）将步骤（4）得到的样品放入热丝化学气相沉积设备的腔体内，用挡板遮挡样品，对腔体进行抽真空，当腔体真空达到3×10^‑4帕后，点亮热丝，热丝的温度为1500～1800℃，通入氢气，氢气的流量为20标准毫升/分钟，在压强为1～20帕下，移开挡板，对样品进行原子氢处理，处理时间为0.5～3分钟，处理后，用挡板遮挡样品，关闭氢气；（6）继续向腔体内通入氢气和硅烷，氢气流量为2标准毫升/分钟，硅烷流量为2标准毫升/分钟，在压强为1帕下，向腔体内壁覆盖本征非晶硅薄膜，覆盖时间为10分钟，然后移开挡板，向带有纳米线的硅片上表面沉积5～15纳米厚的本征非晶硅薄膜，沉积速率为0.1～0.4纳米/秒，沉积后，用挡板遮挡样品，关闭氢气和硅烷；（7）继续向腔体通入硅烷和磷烷，硅烷流量为2标准毫升/分钟，磷烷流量为2标准毫升/分钟，在压强为2帕下，向腔体内壁覆盖n型非晶硅薄膜，覆盖时间为8分钟，然后移开挡板，向带有本征非晶硅薄膜的样品的上表面沉积10～30纳米厚的n型非晶硅薄膜，沉积速率为0.1～0.4纳米/秒，用挡板遮挡样品，关闭硅烷和磷烷；（8）将步骤（7）得到的样品放入热蒸发设备的腔体内，用挡板遮挡样品，对腔体抽真空，当腔体内真空达到5×10^‑4帕后，使衬底烘烤温度为220℃，对样品进行烘烤，烘烤后通入氧气，移开挡板，蒸发铟锡合金，在氧气作用下，在样品的n型非晶硅薄膜上沉积一层氧化铟锡材料的透明导电薄膜，沉积的透明导电薄膜厚度为80～150纳米，沉积时间为2～4分钟；（9）将步骤（8）得到的样品放入另一个热蒸发设备的腔体内，对腔体抽真空，当腔体真空小于1×10^‑3帕时，依次蒸发钛、钯和银材料，在步骤（8）的样品上表面沉积钛‑钯‑银栅线，作为太阳电池的上电极，然后，在腔体真空小于3×10^‑3帕时，蒸发金属铝，在步骤（8）的样品下表面沉积金属铝薄膜，作为太阳电池的下电极。