均匀的金字塔；
[0061](2)先用5%的氢氟酸去除步骤⑴处理后的N型硅基底表面的氧化层，然后快速转移到手套箱里，在氮气气氛下，再采用氯化/烷基化两步法对N型硅基底进行甲基化。甲基化具体的做法如下:先将氢化处理过的N型硅基底浸入饱和的五氯化磷的氯苯溶液中，在100°C下反应60分钟，然后用四氢呋喃溶液清洗干净，再将洗干净的N型硅基底放入IM的甲基氯化儀的四氢呋喃溶液中，在80°C下反应8小时；最后，用丙酮和乙醇清洗干净，得到甲基化处理的N型硅基底；
[0062](3)将步骤(2)甲基化的N型硅基底从手套箱中取出，先在N型硅基底的下表面用热蒸镀的方法制备一层200nm的铝薄膜，作为器件的背电极；
[0063](4)在高真空下，用热蒸镀在步骤(3)处理后的N型硅基底上表面先蒸镀一层1nm的V2O5薄膜，再在上面用掩模板蒸镀一层10nm的银栅极，作为器件的正极，得到所述过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池。
[0064]在常温下，用75W的氙灯模拟太阳光AM1.5G，光强为lOOmW/cm2条件下，测得本实施例制得的电池的短路电流密度为28.45mA/cm2，开路电压为0.482V，填充因子为47.59%,光电转换效率为6.79%，其电流密度-电压(J-V)曲线如图6所示。
[0065]实施例4
[0066]按照以下步骤制备一种过渡金属氧化物-娃异质结太阳能电池:
[0067](I)使用商业化的双面抛光，电阻率为I?10欧姆每厘米，晶向为100的N型单晶硅片；用RCA标准清洗法将硅片清洗干净，然后用氮气吹干，得到N型硅基底，
[0068]将清洗干净的硅片放入质量分数为2%的NaOH和质量分数为10%的无水乙醇的混合水溶液中，在80°C下刻蚀30min ;然后将其取出置于稀盐酸中浸泡1min去除残留的碱溶，再用去离子水冲洗干净得到上表面设有硅金字塔阵列、下表面设有硅倒金字塔阵列的N型硅基底；从所述的硅金字塔阵列的扫描电子显微镜图中可知，用各向异性生长出来的硅金字塔阵列具有良好的阵列和形状，但是由于刻蚀的随机性，不能得到大小均匀的金字塔；
[0069](2)先用5%的氢氟酸去除步骤(I)处理后的N型硅基底表面的氧化层，然后快速转移到手套箱里，在氮气气氛下，再采用氯化/烷基化两步法对硅基底进行甲基化。甲基化具体的做法如下:先将氢化处理过的N型硅基底浸入饱和的五氯化磷的氯苯溶液中，在100°C下反应60分钟，然后用四氢呋喃溶液清洗干净，再将洗干净的N型硅基底放入IM的甲基氯化镁的四氢呋喃溶液中，在80°C下反应8小时；最后，用丙酮和乙醇清洗干净，得到甲基化处理的N型硅基底；
[0070](3)将步骤(2)甲基化的N型硅基底从手套箱中取出，先在N型硅基底的下表面用热蒸镀的方法制备一层200nm的铝薄膜，作为器件的背电极；
[0071](4)在高真空下，用热蒸镀在步骤(3)处理后的N型硅基底上表面先蒸镀一层1nm的WCV薄膜，再在上面用掩模板蒸镀一层10nm的银栅极，作为器件的正极，得到所述过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池。
[0072]在常温下，用75W的氙灯模拟太阳光AM1.5G，光强为lOOmW/cm2条件下，测得本实施例制得的电池的短路电流密度为27.19mA/cm2，开路电压为0.476V，填充因子为50.98%,光电转换效率为6.60%，其电流密度-电压(J-V)曲线如图7所示。
[0073]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括金属背电极、硅倒金字塔阵列、N型硅基底、硅金字塔阵列、空穴传输层和电池正极；其中，所述的空穴传输层为过渡金属氧化物薄膜； 所述N型硅基底上表面设有硅金字塔阵列，硅金字塔阵列表面覆盖一层过渡金属氧化物薄膜作为空穴传输层，过渡金属氧化物的表面设有电池正极；所述N型硅基底下表面设有硅倒金字塔阵列，硅倒金字塔阵列表面设有金属背电极。2.根据权利要求1所述的一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述的金属背电极为铝薄膜。3.根据权利要求1所述的一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述的硅金字塔阵列和硅倒金字塔阵列均采用碱腐蚀的方法得到。4.根据权利要求1所述的一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述的硅金字塔阵列和硅倒金字塔阵列表面均通过烷基化处理修饰界面。5.根据权利要求1所述的一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述的过渡金属氧化物薄膜厚度为10nm。6.根据权利要求5所述的一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述的过渡金属氧化物包括三氧化钼、五氧化二钒、三氧化钨、氧化亚铜和氧化镍中的一种。7.根据权利要求1所述的一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述的电池正极为金属半透明电极。8.根据权利要求6所述的一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述的金属半透明电极为银、金/钯或者钛。9.权利要求1至8任一项所述的过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)用RCA标准清洗法对N型晶向为100的娃片进行清洗，去除娃片表面的金属杂质和有机物，制得N型硅基底； (2)用各向异性腐蚀法对步骤(I)制得的N型硅基底进行处理，得到上表面设有硅金字塔阵列、下表面设有硅倒金字塔阵列的N型硅基底； (3)用氢氟酸去除步骤(2)处理后的N型硅基底表面的氧化层； (4)对步骤(3)处理后的N型硅基底表面进行甲基化处理； (5)采用热蒸镀、磁控溅射或原子层沉积镀膜方法在步骤(4)处理后的N型硅基底的上表面制备一层过渡金属氧化物薄膜； (6)在步骤(5)处理后的N型硅基底的过渡金属氧化物薄膜上用热蒸镀的方法制备一层10nm的金属半透明薄膜作为电池正极； (7)在步骤(6)处理后的N型硅基底的下表面用热蒸镀的方法制备一层200nm的铝薄膜作为金属背电极，得到所述过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述甲基化的具体步骤如下:将步骤(3)得到的N型硅基底转移到手套箱里；在氮气的气氛下，将N型硅基底浸入饱和的五氯化磷的氯苯溶液中，在100°C下反应60分钟，然后用四氢呋喃清洗干净，再将洗干净的N型硅基底放入lmol/L的甲基氯化镁的四氢呋喃溶液中，在80°C下反应8小时；最后用丙酮和乙醇清洗干净，得到甲基化处理的N型硅基底。
【专利摘要】本发明公开了一种过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池及其制备方法。该过渡金属氧化物-硅异质结太阳能电池包括金属背电极、硅倒金字塔阵列、N型硅基底、硅金字塔阵列、空穴传输层和电池的正极；其中，所述的空穴传输层为过渡金属氧化物薄膜。本发明用过渡金属氧化物薄膜作为空穴传输层，一方面相对P型的共轭有机物作为空穴传输层，提高了太阳能电池的稳定性，降低了工艺上对封装的要求，从而降低了制造成本，另一方面相对传统的硅太阳能电池，不需要高温磷扩散及去扩散层等工艺，简化了工艺，大大节约了制造成本。另外，本发明还对硅基的表面进行甲基化处理，不仅提高了器件的性能，还提高了器件在空气中的稳定性。
【IPC分类】H01L31/0236, H01L31/074, H01L31/032, H01L31/18
【公开号】CN104993006
【申请号】CN201510269958
【发明人】谢伟广, 梁智敏, 苏明泽
【申请人】暨南大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月22日