本发明涉及杂化太阳能电池技术领域，特别是涉及一种si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能可以说是“取之不尽，用之不竭”的能源，与传统的石化能源相比，太阳能具有绿色清洁和可再生等独特优点。将太阳能转换为电能是广泛利用太阳能的重要技术基础，其转换方式有光热电间接转换和光电直接转换，后者主要指太阳能电池。现有的硅基太阳能电池包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池以及硅基有机无机杂化太阳能电池，其中，硅基有机无机杂化太阳能电池可以结合有机材料和无机材料的优势，并避免各自的缺陷。然而现有的硅基有机无机杂化太阳能电池的光电转换效率相对较低，有待进一步优化硅基有机无机杂化太阳能电池的结构，以进一步提高其光电转换效率。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一n型单晶硅片，对所述n型单晶硅片进行制绒处理，在所述n型单晶硅片的上表面形成类金子塔结构。
2)在所述n型单晶硅片的上表面的局部区域形成第一金属铜阻挡层，将所述n型单晶硅片分为第一区和第二区，所述第一金属铜阻挡层覆盖所述第一区，且所述第二区未被所述第一金属铜阻挡层覆盖，在所述n型单晶硅片的下表面形成第二金属铜阻挡层，所述第二金属铜阻挡层完全覆盖所述n型单晶硅片的下表面。
3)接着将步骤2得到的n型单晶硅片在含氧气氛中进行热处理，在所述n型单晶硅片的上表面形成氧化硅层，使得所述n型单晶硅片中的所述第二区的表面的掺杂浓度低于所述n型单晶硅片内部的掺杂浓度。
4)接着利用浓硝酸溶液去除所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，然后利用氢氟酸溶液去除所述氧化硅层。
5)第一pedot:pss层的制备：在步骤4得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第一pedot:pss溶液，所述第一pedot:pss溶液中pedot:pss的浓度为4-6mg/ml，旋涂的转速为3000-4000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第一pedot:pss层。
6)第二pedot:pss层的制备：在步骤5得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第二pedot:pss溶液，所述第二pedot:pss溶液含有pedot:pss以及层状cos纳米晶，其中，pedot:pss的浓度为8-12mg/ml，层状cos纳米晶的浓度为0.04-0.06mg/ml，旋涂的转速为2000-3000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第二pedot:pss层。
7)第三pedot:pss层的制备：在步骤6得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第三pedot:pss溶液，所述第三pedot:pss溶液含有pedot:pss以及层状cos纳米晶，其中，pedot:pss的浓度为8-12mg/ml，层状cos纳米晶的浓度为0.07-0.09mg/ml，旋涂的转速为1500-2000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第三pedot:pss层。
8)在所述步骤6得到的所述n型单晶硅片的上表面制备正面栅电极。
9)接着在所述n型单晶硅片的下表面蒸镀一氟化锂薄层，然后在所述n型单晶硅片的下表面制备背面电极。
作为优选，在所述步骤(2)中，通过pvd法形成所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，所述第一区包括多个呈阵列排布的圆形区域，所述圆形区域的的直径为1-3毫米，相邻所述圆形区域的间距为1-3毫米。
作为优选，在所述步骤(3)中，所述含氧气氛为水蒸气或氧气，所述热处理的温度为600-900℃，所述热处理的时间为10-30分钟。
作为优选，在所述步骤(5)中，所述退火处理的温度为120-130℃，所述退火处理的时间为20-30分钟，所述第一pedot:pss层的厚度为10-20纳米。
作为优选，在所述步骤(6)中，所述退火处理的温度为110-120℃，所述退火处理的时间为20-40分钟，所述第二pedot:pss层的厚度为20-30纳米。
作为优选，在所述步骤(7)中，所述退火处理的温度为120-140℃，所述退火处理的时间为20-30分钟，所述第三pedot:pss层的厚度为30-40纳米。
作为优选，在所述步骤(8)中，通过pvd法形成所述正面栅电极，所述正面栅电极的材质为银或铜，所述正面栅电极的厚度为150-250纳米。
作为优选，在所述步骤(9)中，所述氟化锂薄层的厚度为0.2-0.8纳米，通过pvd法形成所述背面电极，所述背面电极的材质为铝，所述背面电极的厚度为200-400纳米。
本发明还提出一种si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池，其采用上述方法制备形成的。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池的制备过程中，通过设置金属铜阻挡层并在含氧气氛中进行热处理，使得所述n型单晶硅片中的所述第二区的表面的掺杂浓度低于所述n型单晶硅片内部的掺杂浓度，且通过优化第一区中的多个圆形区域的具体尺寸与间距，进而有效调节第一区的面积与第二区的面积的比值，进而改善n型单晶硅片与第一pedot:pss层之间的肖特基接触势垒，进而提高该si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池的开路电压和填充因子。
在pedot:pss层的制备过程中，通过设置第一、第二、第三pedot:pss层，三层pedot:pss层结构的设置，且各层中含有不同量的层状cos纳米晶，使得pedot:pss层的电导率逐渐增加，减少空穴在pedot:pss层中泯灭的可能性，有效提高了空穴的传输效率，进而提高了该si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池的的光电转换效率。
附图说明
图1为本发明的si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出一种si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池，所述si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池从下至上包括背面电极1、氟化锂薄层2、n型单晶硅片3、第一pedot:pss层4、第二pedot:pss层5、第三pedot:pss层6以及正面栅电极7。
本发明还提出上述si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一n型单晶硅片，对所述n型单晶硅片进行制绒处理，在所述n型单晶硅片的上表面形成类金子塔结构。
2)在所述n型单晶硅片的上表面的局部区域形成第一金属铜阻挡层，将所述n型单晶硅片分为第一区和第二区，所述第一金属铜阻挡层覆盖所述第一区，且所述第二区未被所述第一金属铜阻挡层覆盖，在所述n型单晶硅片的下表面形成第二金属铜阻挡层，所述第二金属铜阻挡层完全覆盖所述n型单晶硅片的下表面。
3)接着将步骤2得到的n型单晶硅片在含氧气氛中进行热处理，在所述n型单晶硅片的上表面形成氧化硅层，使得所述n型单晶硅片中的所述第二区的表面的掺杂浓度低于所述n型单晶硅片内部的掺杂浓度。
4)接着利用浓硝酸溶液去除所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，然后利用氢氟酸溶液去除所述氧化硅层。
5)第一pedot:pss层的制备：在步骤4得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第一pedot:pss溶液，所述第一pedot:pss溶液中pedot:pss的浓度为4-6mg/ml，旋涂的转速为3000-4000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第一pedot:pss层。
6)第二pedot:pss层的制备：在步骤5得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第二pedot:pss溶液，所述第二pedot:pss溶液含有pedot:pss以及层状cos纳米晶，其中，pedot:pss的浓度为8-12mg/ml，层状cos纳米晶的浓度为0.04-0.06mg/ml，旋涂的转速为2000-3000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第二pedot:pss层。
7)第三pedot:pss层的制备：在步骤6得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第三pedot:pss溶液，所述第三pedot:pss溶液含有pedot:pss以及层状cos纳米晶，其中，pedot:pss的浓度为8-12mg/ml，层状cos纳米晶的浓度为0.07-0.09mg/ml，旋涂的转速为1500-2000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第三pedot:pss层。
8)在所述步骤6得到的所述n型单晶硅片的上表面制备正面栅电极。
9)接着在所述n型单晶硅片的下表面蒸镀一氟化锂薄层，然后在所述n型单晶硅片的下表面制备背面电极。
其中，在所述步骤(2)中，通过pvd法形成所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，所述第一区包括多个呈阵列排布的圆形区域，所述圆形区域的的直径为1-3毫米，相邻所述圆形区域的间距为1-3毫米。在所述步骤(3)中，所述含氧气氛为水蒸气或氧气，所述热处理的温度为600-900℃，所述热处理的时间为10-30分钟。在所述步骤(4)中，首先在浓硝酸溶液中浸泡10-20分钟以完全去除所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，然后在氢氟酸溶液中浸泡5-10分钟以完全去除所述氧化硅层。
其中，在所述步骤(5)中，所述退火处理的温度为120-130℃，所述退火处理的时间为20-30分钟，所述第一pedot:pss层的厚度为10-20纳米。在所述步骤(6)中，所述退火处理的温度为110-120℃，所述退火处理的时间为20-40分钟，所述第二pedot:pss层的厚度为20-30纳米。在所述步骤(7)中，所述退火处理的温度为120-140℃，所述退火处理的时间为20-30分钟，所述第三pedot:pss层的厚度为30-40纳米。在所述步骤(8)中，通过pvd法形成所述正面栅电极，所述正面栅电极的材质为银或铜，所述正面栅电极的厚度为150-250纳米。在所述步骤(9)中，所述氟化锂薄层的厚度为0.2-0.8纳米，通过pvd法形成所述背面电极，所述背面电极的材质为铝，所述背面电极的厚度为200-400纳米。
实施例1：
本发明提出一种si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一n型单晶硅片，对所述n型单晶硅片进行制绒处理，在所述n型单晶硅片的上表面形成类金子塔结构。
2)在所述n型单晶硅片的上表面的局部区域形成第一金属铜阻挡层，将所述n型单晶硅片分为第一区和第二区，所述第一金属铜阻挡层覆盖所述第一区，且所述第二区未被所述第一金属铜阻挡层覆盖，在所述n型单晶硅片的下表面形成第二金属铜阻挡层，所述第二金属铜阻挡层完全覆盖所述n型单晶硅片的下表面，其中，通过pvd法形成所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，所述第一区包括多个呈阵列排布的圆形区域，所述圆形区域的的直径为2毫米，相邻所述圆形区域的间距为3毫米。
3)接着将步骤2得到的n型单晶硅片在含氧气氛中进行热处理，在所述n型单晶硅片的上表面形成氧化硅层，使得所述n型单晶硅片中的所述第二区的表面的掺杂浓度低于所述n型单晶硅片内部的掺杂浓度，其中，所述含氧气氛为水蒸气，所述热处理的温度为750℃，所述热处理的时间为25分钟。
4)接着利用浓硝酸溶液去除所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，然后利用氢氟酸溶液去除所述氧化硅层，具体为：首先在浓硝酸溶液中浸泡15分钟以完全去除所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，然后在氢氟酸溶液中浸泡8分钟以完全去除所述氧化硅层。
5)第一pedot:pss层的制备：在步骤4得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第一pedot:pss溶液，所述第一pedot:pss溶液中pedot:pss的浓度为5mg/ml，旋涂的转速为3500转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第一pedot:pss层，其中，所述退火处理的温度为125℃，所述退火处理的时间为25分钟，所述第一pedot:pss层的厚度为15纳米。
6)第二pedot:pss层的制备：在步骤5得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第二pedot:pss溶液，所述第二pedot:pss溶液含有pedot:pss以及层状cos纳米晶，其中，pedot:pss的浓度为10mg/ml，层状cos纳米晶的浓度为0.05mg/ml，旋涂的转速为2500转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第二pedot:pss层，其中，所述退火处理的温度为115℃，所述退火处理的时间为30分钟，所述第二pedot:pss层的厚度为25纳米。
7)第三pedot:pss层的制备：在步骤6得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第三pedot:pss溶液，所述第三pedot:pss溶液含有pedot:pss以及层状cos纳米晶，其中，pedot:pss的浓度为10mg/ml，层状cos纳米晶的浓度为0.08mg/ml，旋涂的转速为1800转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第三pedot:pss层，其中，所述退火处理的温度为130℃，所述退火处理的时间为25分钟，所述第三pedot:pss层的厚度为35纳米。
8)在所述步骤6得到的所述n型单晶硅片的上表面制备正面栅电极，通过pvd法形成所述正面栅电极，所述正面栅电极的材质为银，所述正面栅电极的厚度为200纳米。
9)接着在所述n型单晶硅片的下表面蒸镀一氟化锂薄层，然后在所述n型单晶硅片的下表面制备背面电极，所述氟化锂薄层的厚度为0.5纳米，通过pvd法形成所述背面电极，所述背面电极的材质为铝，所述背面电极的厚度为300纳米。
上述方法制备的新型异质结太阳能电池的开路电压为0.65v，短路电流为34.2ma/cm2，填充因子为0.76，光电转换效率为16.9％。
实施例2
本发明提出一种si-pedot:pss有机无机杂化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一n型单晶硅片，对所述n型单晶硅片进行制绒处理，在所述n型单晶硅片的上表面形成类金子塔结构。
2)在所述n型单晶硅片的上表面的局部区域形成第一金属铜阻挡层，将所述n型单晶硅片分为第一区和第二区，所述第一金属铜阻挡层覆盖所述第一区，且所述第二区未被所述第一金属铜阻挡层覆盖，在所述n型单晶硅片的下表面形成第二金属铜阻挡层，所述第二金属铜阻挡层完全覆盖所述n型单晶硅片的下表面，其中，通过pvd法形成所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，所述第一区包括多个呈阵列排布的圆形区域，所述圆形区域的的直径为3毫米，相邻所述圆形区域的间距为3毫米。
3)接着将步骤2得到的n型单晶硅片在含氧气氛中进行热处理，在所述n型单晶硅片的上表面形成氧化硅层，使得所述n型单晶硅片中的所述第二区的表面的掺杂浓度低于所述n型单晶硅片内部的掺杂浓度，其中，所述含氧气氛为氧气，所述热处理的温度为900℃，所述热处理的时间为15分钟。
4)接着利用浓硝酸溶液去除所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，然后利用氢氟酸溶液去除所述氧化硅层，具体为：首先在浓硝酸溶液中浸泡20分钟以完全去除所述第一金属铜阻挡层和所述第二金属铜阻挡层，然后在氢氟酸溶液中浸泡8分钟以完全去除所述氧化硅层。
5)第一pedot:pss层的制备：在步骤4得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第一pedot:pss溶液，所述第一pedot:pss溶液中pedot:pss的浓度为4mg/ml，旋涂的转速为4000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第一pedot:pss层，其中，所述退火处理的温度为130℃，所述退火处理的时间为20分钟，所述第一pedot:pss层的厚度为12纳米。
6)第二pedot:pss层的制备：在步骤5得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第二pedot:pss溶液，所述第二pedot:pss溶液含有pedot:pss以及层状cos纳米晶，其中，pedot:pss的浓度为12mg/ml，层状cos纳米晶的浓度为0.04mg/ml，旋涂的转速为2000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第二pedot:pss层，其中，所述退火处理的温度为120℃，所述退火处理的时间为20分钟，所述第二pedot:pss层的厚度为30纳米。
7)第三pedot:pss层的制备：在步骤6得到的所述n型单晶硅片的上表面旋涂第三pedot:pss溶液，所述第三pedot:pss溶液含有pedot:pss以及层状cos纳米晶，其中，pedot:pss的浓度为8mg/ml，层状cos纳米晶的浓度为0.09mg/ml，旋涂的转速为1500转/分钟，然后进行退火处理，形成所述第三pedot:pss层，其中，所述退火处理的温度为140℃，所述退火处理的时间为30分钟，所述第三pedot:pss层的厚度为32纳米。
8)在所述步骤6得到的所述n型单晶硅片的上表面制备正面栅电极，通过pvd法形成所述正面栅电极，所述正面栅电极的材质为铜，所述正面栅电极的厚度为250纳米。
9)接着在所述n型单晶硅片的下表面蒸镀一氟化锂薄层，然后在所述n型单晶硅片的下表面制备背面电极，所述氟化锂薄层的厚度为0.7纳米，通过pvd法形成所述背面电极，所述背面电极的材质为铝，所述背面电极的厚度为400纳米。
上述方法制备的新型异质结太阳能电池的开路电压为0.645v，短路电流为33.8ma/cm2，填充因子为0.75，光电转换效率为16.4％。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。