[01109971]黑硅材料与高效多晶黑硅太阳电池制备技术

本项目属于材料科学领域。任务来源于江苏省产学研联合创新资金-前瞻性联合研究项目。 随着现代人口的快速增长,以及人类生活追求更高的舒适性和流动性,在过去150年中的能量消耗也急剧增加,可以预见化石燃料将在21世纪中叶耗尽,而太阳能是最具发展潜力的可再生能源,因为太阳能资源丰富、分布广泛,相对于人类而言,是“取之不尽,用之不竭”的。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出,太阳能光伏发电受到世界各国的普遍关注,并成为各国重点发展的新兴产业,因为太阳能发电具有清洁、安全、便利、高效等特点。 在当前光伏市场中,晶硅太阳电池仍然占据着90%以上的市场份额。由于传统工艺中制绒的晶硅表面反射率较高（单晶硅＞10％,多晶硅＞20％）,降低硅片表面反射率是一种提高晶硅太阳电池转换效率的非常有效的手段,于是出现了黑硅这个概念。黑硅是一种在紫外至近红外波长范围内都具有极低反射率的材料,正是黑硅的这个特性使得其吸引了业界广泛的关注,同时黑硅的制备方法和性能也成为领域内的研究热点。 主要研究内容： （1）采用三步湿法腐蚀法,首先将硅片置于AgNO3和HF的混合液中,使多晶硅表面沉积上Ag颗粒;然后将沉积好Ag颗粒的硅片置于HF和H2O2的混合溶液中进行腐蚀,最后将制备的黑硅置于NH4OH和H2O2混合液中去除残留在腐蚀孔洞中的Ag颗粒,使制备的黑硅表面反射率低于5％。 （2）采用低浓度的NaOH溶液对制备的黑硅样品进行扩孔处理,增大Ag辅助腐蚀的孔洞直径,以便SiO2薄膜能彻底钝化黑硅表面。 （3）采用POCl3扩散制结工艺在黑硅表面形成p-n结,然后去除磷硅玻璃和边缘pn结,接着利用LPD法在扩散面沉积一层SiO2薄膜,最后进行丝网印刷、共烧并测试电池转换效率。 （4）采用RTP对SiO2薄膜进行处理,使其更致密并最终能更好的钝化黑硅表面,最后印刷上下电极并共烧。 创新点： （1）采用金属离子辅助腐蚀法制备黑硅,并采用较Au更为廉价的Ag、Ni或者Cu作为辅助金属。 （2）引入扩孔工艺,使制备黑硅的腐蚀孔洞孔径适度增大,以便于后期SiO2薄膜能完全沉积到孔洞底部,达到对黑硅表面彻底钝化的作用。 （3）采用低成本的液相处理法制备的SiO2薄膜结合ALD沉积Al2薄膜,可望获得更好的钝化效果。 （4）采用RTP法对SiO2薄膜进行处理,该工艺可在不影响结深的情况下使SiO2薄膜更加致密并最终达到更好钝化黑硅表面的作用。 经过4年多的努力,本团队已经发表相关论文10多篇,申请发明专利4件,其中1件发明已经获得授权。成果已经达到国际先进,国内领先水平。 在应用推广方面,合作单位利用本项目开发高效多晶黑硅太阳电池技术成功实现了批量生产,到2015年11月止新增销售收入超过800万元。我们将本项目的研发的黑硅技术与中利腾晖光伏科技有限公司合作,与2015年成功获批项目名称为“23%以上效率N型双面电池及其双玻组件的开发及产业化”,从立项开始到2016年4月为止,中利腾晖光伏科技有限公司共利用黑硅技术生产了20MW的双面太阳电池组件,销售收入超过5880万元。