1.本发明属于太阳能电池领域，主要是涉及一种晶硅组合面抑制产生晶硅外延和纳米孪晶的方法。
背景技术：
2.清洁能源的发展极其重要，其中光伏技术的发展占比越来越多。太阳能发电是根据光生伏特效应将太阳能转换为电能的技术，是一种高效、绿色和可持续发展的太阳能利用技术。在光伏发电过程中，部分太阳光能量被吸收转换为电能，而其他部分则转换为热能或被反射、透射而损失。目前单晶硅太阳能电池在实验中的效率为25～27％，并且其商业效率在16～22％。其中硅异质结太阳电池(shj)的发明使得硅基电池效率得到再次提升，目前最高效率已达到26.30％。
3.然而，在shj太阳电池中存在制约pce提升的一个关键性问题是晶体硅/非晶硅(c-si/a-si)的界面形貌。粗糙的界面会导致载流子在界面的复合增加，降低了电池的开路电压(v
oc
)。外延的晶硅和纳米孪晶在c-si/a-si界面形成镶嵌式纳米孪晶，引入高密度缺陷，导致载流子寿命主要受限于界面。通过射频等离子体增强化学气相沉积(rf-pecvd)形成的固有a-si沉积超薄(小于1nm)缓冲层可以降低晶硅外延和纳米孪晶。但是，它可能带来耗时和额外的工业制备过程。因此研究有效地抑制晶硅外延与纳米孪晶的方法具有重要的意义。
技术实现要素：
4.针对目前硅异质结太阳电池中产生晶硅外延与纳米孪晶的问题，本发明的目的便是提出一种晶硅组合面抑制产生晶硅外延和纳米孪晶的方法，该方法的显著优点是可以有效抑制晶硅外延与纳米孪晶形成与生长。具体为设计不同的晶硅组合面，组合面主要包括(111)/(100)、(111)/(011)。利用可进行分子动力学模拟(md)的开源软件lammps进行界面模拟得到模拟实验验证结果，研究不同组合面的c-si/a-si界面形貌等问题，结果发现(111)/(011)组合面既抑制晶硅外延又抑制纳米孪晶的形成与生长。
5.为实现上述目的，本发明采用如下方案进行：
6.本发明提供一种晶硅组合面抑制产生晶硅外延和纳米孪晶的方法，晶体硅/非晶硅(c-si/a-si)之间的界面为组合界面，是由(111)/(011)组成的晶面或由(111)/(100)组成的晶面；所述的组合界面用于有效抑制界面晶硅外延与纳米孪晶形成与生长的方法。所述的界面为晶硅、非晶硅组成的界面，对应晶硅面由(111)和(011)或(111)/(100)两种晶面组合，然后晶硅对应的晶硅面上为非晶硅。
7.所述的组合面当为(111)/(100)这一组合，晶硅表面金字塔顶尖角度大于70.5
°
，金字塔侧面自顶端至底端由(111)和(100)交替组成，当组合为(111)/(011)时，晶硅表面金字塔顶尖角度小于70.5
°
，金字塔侧面自顶端至底端由(111)和(011)交替组成。
8.所述的组合面可以设计不同比例的晶硅组合面，不同比例的晶面组合会形成含有
不同比例原子台阶的界面，不同比例组合面对晶硅外延与纳米孪晶的形成与生长抑制效果不同。
9.所述的非晶硅材料包括非晶硅(a-si)、氢化非晶硅(a-si:h)。
10.具体制备方法：
11.(1)制备晶硅基底，通过气相或溶液沉积法，生长具有高质量和较大尺寸的单晶硅晶体，并切割成后续所需要的硅片大小；
12.(2)选取步骤(1)合适的单晶硅片，对单晶硅片进行预清洗清洗表面氧化物，选择合适光滑的平面进行制绒即制备对应的(111)/(011)组合晶面或(111)/(100)组合晶面；
13.即在步骤(1)单晶硅基底上，使用湿法蚀刻的工艺制造晶硅绒面结构即金字塔结构的(111)/(011)组合晶面或(111)/(100)组合晶面，从而形成晶硅组合平面，并进行清洗与烘干即完成单晶硅制绒；
14.(3)使用分子束外延法、化学气相沉积法等技术，在单晶硅绒面上生长非晶硅薄膜。
15.所述制备过程步骤(2)湿法工艺是可以通过控制制绒工艺蚀刻液中koh与异丙醇的比例，达到可以调节(100)和(011)晶硅平面的刻蚀速率,从而可以获得一个新的组合晶硅平面。
16.通过上述方案可知，在本技术中晶硅组合面的设计是现有技术尚未公开的，并且申请的不同晶硅组合面对改善硅基异质结太阳电池的界面质量提升钝化效果有着很重要的作用，本发明的具体有益效果是：
17.本发明一种晶硅组合面抑制产生晶硅外延和纳米孪晶的方法，通过设计合适的晶硅晶面组合可以有效抑制晶硅外延与纳米孪晶的产生与生长，进而改善界面质量，提升钝化效果。
18.本发明一种晶硅组合面抑制产生晶硅外延和纳米孪晶的方法，在不增加任何工业化制备过程的前提下改善界面质量进而提升电池效率，节约时间成本，并且适用于任何shj太阳电池。
附图说明
19.图1是本发明所依据的硅异质结太阳电池结构示意图。
20.图2是本发明设计的不同晶硅组合面的金字塔示意图。
21.图3是本发明实施例中不同组合面所组成的c-si/a-si界面原子层次的界面模型示意图。
22.图4时本发明实施例中纯(111)面与(111)/(100)组合面模拟结果比较示意图
23.图5时本发明实施例中纯(111)面与(111)/(011)组合面模拟结果比较示意图
具体实施方式
24.下面结合实施例对本发明进行详细说明。但本发明并不限于以下实施例，该实施例为一种晶硅组合面抑制产生晶硅外延和纳米孪晶的方法。本发明所依据的是实际工业生产的电池结构，请参阅图1。
25.1)、本发明所建立的模型依据的是实际工业生产制备的shj电池结构，具体结构请
参阅图1，选取图1结构中晶硅与非晶硅的界面作为研究对象，并设计不同组合面，不同组合面在晶硅表面形成的金字塔结构示意图，请参阅图2。
26.2)、根据图2中所设计的不同组合面，利用建模软件materials studio建立含不同组合面的c-si/a-si界面模型，初始模型结构的盒子尺寸设置为13nm
×
5nm
×
10nm，将文件导出用开源可视化软件ovito文件转化成lammps可识别的数据文件data文件，其中，ms建立的不同组合面的界面模型包括(111)/(100)、(111)/(011)，并建立与之对比的晶硅(111)面组成的界面模型，请参阅图3。
27.3)、编写lammps进行分子动力学模拟的输入文件in文件，在x、y、z方向设置采用周期性边界条件(pbc)，选定模拟时间步长为2飞秒(fs)。选择合适的原子间相互作用势，所有md模拟势函数均采用了描述硅原子相互作用的tersoff-mod势。
28.4)、对所有模拟体系进行结构弛豫以获得平衡结构，驰豫过程中采用nos
é‑
hoover恒温器和langevin方法进行系统控温，压力则是采用parrinello-rahman barosta方法进行控制。上述所有的平衡结构均在温度300k、压力1bar的等温等压的系综下获得的。
29.5)、对步骤4获得的平衡结构进行温度为500k(与实验shj制备温度一致)的微秒级(μs)分子动力学模拟，并实时输出模拟结果。
30.6)、将含有原子信息的输出文件导入到开源可视化软件ovito进行可视化后处理，获取不同时刻的不同组合面的c-si/a-si界面的形貌以便于观察晶硅外延和纳米孪晶的形成与生长，并且获取不同时刻各个组合面组成的c-si/a-si界面处晶硅外延与纳米孪晶的数量，并进行归一化统计。
31.7)、基于步骤5)、6)提取所需数据，导入origin绘图并对其进行分析，结果如图4、图5所示。界面接触面晶硅为(111)时，界面会出现晶硅外延与纳米孪晶；当界面接触面晶硅为(111)/(100)时，界面会出现抑制纳米孪晶的现象；当界面接触面晶硅为(111)/(011)时，界面出现既会抑制晶硅外延也会抑制产生纳米孪晶的结果。研究表明当组合面为(111)/(011)时，晶硅表面金字塔顶角减小(略小于70.5
°
)，此时可以有效地抑制晶硅外延与纳米孪晶的形成与生长，该组合面的晶硅外延的速率为0.5
×
10
14
cm-2
·
μs-1
，纳米孪晶产生的速率为-0.5
×
10
14
cm-2
·
μs-1
。
32.以上所述为本发明的实施例具体实施方式，但本发明并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工程技术人员在本发明的技术范围内，所做的修改、替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围。因此本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。