随机纳米孔阵列及其在质子诱导剥离制备晶体硅薄膜用于太阳能电池中的应用

摘要： 我们报道了基于质子注入剥离(PIE)技术制备的超薄晶硅薄膜(厚度低于50微米)高效电池加工工艺。亚微米级浅纹理对晶硅薄膜太阳能电池实现有效光捕获至关重要。本研究采用低熔点金属铟纳米颗粒(通过真空沉积并在室温下自发去润湿)的简易方法，制备了椭球形随机硅纳米孔阵列。结合干法/湿法刻蚀工艺并以铟纳米颗粒作为掩模，成功制备出椭球形随机硅纳米孔阵列。优化后的刻蚀工艺形成了与传统微金字塔相当的高效光捕获纳米结构。我们还开发了特别适用于晶硅薄膜PERC电池的激光烧结接触(LFC)工艺，通过优化激光参数实现了浅层LFC接触与低接触电阻的结合。最终将随机硅纳米孔阵列与LFC工艺应用于PIE技术制备的48微米晶硅薄膜，获得17.1%的最佳效率(未采用硅纳米孔阵列的平面PERC电池效率为15.6%)。同时证明该超薄硅片可实现16毫米的临界弯曲半径。