技术摘要：
本发明属于光伏太阳电池器件领域，公开了一种通过非极性溶剂调控PEDOT:PSS薄膜组分纵向分布的方法及其薄膜与应用。本发明方法包括以下步骤：在基材上沉积A聚苯乙烯磺酸酯溶液，形成湿膜，进行一次退火处理，形成薄膜；在薄膜表面沉积B非极性溶剂，进行二次退火处理，得  全部
背景技术：
近年来，由于工业的发展和人口的增长，所依赖的化石能源带来的环境污染和能 源危机日益严重。因此，可再生能源需求大增，并在逐步调整能源结构，在未来将占据主导 地位并取代化石能源。其中，太阳能作为一种安全无污染、应用范围广、极具发展潜力的可 再生能源，其应用是能源可持续发展的重要战略。太阳电池通过光生伏特效应将太阳能转 化为电能，实现光伏发电。目前，已实现广泛产业化的是晶硅太阳电池，而硅片基底的质量 对晶硅太阳电池的光电转换效率而言至关重要。在硅材料内部有序的原子排列和周期性的 晶格，使激子具有良好的迁移和传输能力，而生产硅片的过程中硅片表面容易存在金属键 以及部分化学残留，这些会破坏硅片表面晶格的对称性，从而产生大量的悬挂键，悬挂键的 增多会加大载流子在硅片表面上的复合程度，这对于晶硅太阳电池性能而言是致命的。硅 的表面复合的影响对半导体工业而言也是极其重要的，例如硅芯片、硅传感器等，硅的表面 缺陷态对器件性能有极其重要的影响。 目前大多采用简易安全的溶液法去抑制硅片表面载流子复合，以提高器件性能， 其中PEDOT:PSS溶液最为广泛使用。在PEDOT:PSS中，PEDOT是利于电荷收集的组分，PSS是利 于钝化硅片缺陷态的组分，在原薄膜情况下，两者均匀分布于薄膜中，限制了其性能的充分 发挥。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺点与不足，使PEDOT和PSS两组分充分发挥其相应作 用，本发明的首要目的在于提供一种简易的通过非极性溶剂调控PEDOT:PSS薄膜组分纵向 分布的方法，以实现PEDOT:PSS组分在垂直方向上的重新分布，获得具有更好的硅片钝化效 果和电荷提取能力的PEDOT:PSS薄膜。 本发明另一目的在于提供一种基于上述方法得到的组分纵向分布的PEDOT:PSS薄 膜。 本发明再一目的在于提供上述组分纵向分布的PEDOT:PSS薄膜在太阳电池、硅片 检测及硅片制造业中的应用。 本发明再一目的在于提供一种含有上述组分纵向分布的PEDOT:PSS薄膜的硅杂化 太阳电池。 本发明的目的通过下述方案实现： 一种调控PEDOT:PSS薄膜组分纵向分布的方法，包括以下步骤：在基材上沉积A聚 苯乙烯磺酸酯(PEDOT:PSS)溶液，形成湿膜，进行一次退火处理，形成薄膜；在薄膜表面沉积 3 CN 111599922 A 说　明　书 2/7 页 B非极性溶剂，进行二次退火处理，得到组分纵向分布的PEDOT:PSS薄膜。 所述的基材可为硅片、导电玻璃、云母片、石英等。 优选地，所述基材使用前经过清洁。如硅片，具体为硅片可依次经丙酮、乙醇、去离 子水超声清洗，氮气吹干，氢氟酸浸泡处理并沥干后再使用。 优选的，所述的聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT:PSS)溶液中可加入助溶剂和表面活性剂。 可通过在PEDOT:PSS中加入助溶剂和表面活性剂，密封搅拌均匀得到。调配在室温下进行即 可，所述搅拌的时间优选为20-60min，更优选为30min。 所述溶液中，助溶剂的浓度优选为5-10wt％，表面活性剂的浓度优选为0 .1- 0.5wt％。 所述的助溶剂可为乙二醇、DMSO、MeOH等，更优选为乙二醇。所述乙二醇在聚苯乙 烯磺酸酯(PEDOT:PSS)溶液中的浓度更优选为7wt％。 所述的表面活性剂可为Triton  X-100、FSO-100、FS-100等，更优选为TritonX- 100。所述Triton  X-100在聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT:PSS)溶液中的浓度更优选为0.25wt％。 优选的，所述的非极性溶剂可为环己烷(Cyc-Hex)、正己烷(N-Hex)和石油醚(PE) 等中的至少一种。 优选的，所述沉积A的方法可为旋涂法、印刷法、喷涂法和蒸发法等中的一种。 当所述沉积A的方法为旋涂法时，旋涂的速度可为800-3000r/min，优选为1500r/ min；旋涂时间可为0.6-1.2min，更优选为1min。 优选的，所述沉积B的方法可为旋涂法、印刷法和喷涂法等中的一种。 当所述沉积B的方法为旋涂法时，旋涂的速度可为1000-3500r/min，优选为2000r/ min；旋涂时间可为0.6-1.2min，更优选为1min。 所述一次退火处理的退火温度优选为120-160℃，更优选为140℃；退火时间优选 为5-20min，更优选为10min。 所述二次退火处理的退火温度优选为120-160℃，更优选为140℃；退火时间优选 为2-8min，更优选为5min。 本发明还提供一种基于上述方法得到的组分纵向分布的PEDOT:PSS薄膜，本发明 方法实现了PEDOT:PSS组分在垂直方向上的重新分布，使PSS更多地沉积到薄膜底部以钝化 硅片表面缺陷态，而PEDOT更多地积累于薄膜表面以促进载流子提取，大大抑制了硅片表面 载流子复合，少子寿命可达250μs以上，获得具有更好的硅片钝化效果和电荷提取能力的 PEDOT:PSS薄膜，可应用于太阳电池、硅片检测及硅片制造业中，特别是硅杂化太阳电池中 的应用，有效提高器件性能。 本发明采用简易便捷的溶液法即可实现对PEDOT:PSS的组分调控，使PEDOT:PSS各 组分充分发挥其相应的作用，运用在器件上，在没有过多增加成本和步骤的同时，能大幅提 高采用PEDOT:PSS体系的器件性能。本发明所提供的非极性溶剂调控PEDOT:PSS组分纵向分 布的技术对于硅材料质量检测和高性能晶硅太阳电池的制备具有非常重要的应用价值。 本发明还提供一种含有上述组分纵向分布的PEDOT:PSS薄膜的硅杂化太阳电池， 其结构自下而上包括背电极、Si、组分纵向分布的PEDOT:PSS薄膜和正电极。 优选的，所述的背电极可为Al/Mg，Al厚度可为200nm，Mg厚度可为20nm。 优选的，所述组分纵向分布的PEDOT:PSS薄膜通过采用本发明方法制备得到，其 4 CN 111599922 A 说　明　书 3/7 页 中，Si作为制备方法中的基材。 优选的，所述的正电极可为银栅，厚度优选为200nm。 更优选的，所述背电极和正电极中的铝、镁、银可采用金属热蒸发的方法在高真空 (气压低于5×10-4Pa)环境下蒸镀得到，即可得到高性能Si杂化太阳电池。 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果： (1)本发明采用简易便捷的溶液法即可实现对PEDOT:PSS的组分调控，使PEDOT: PSS各组分充分发挥其相应的作用，运用在器件上，在没有过多增加成本和步骤的同时，能 大幅提高采用PEDOT:PSS体系的器件性能。 (2)本发明通过非极性溶剂调控PEDOT:PSS薄膜中PEDOT与PSS的纵向分布，使PSS 更多地沉积于薄膜底部与硅片表面悬挂键结合，增强了PSS对硅片的表面钝化效果，抑制了 硅片表面复合，而更多的PEDOT积聚于薄膜表面，利于电荷收集，有效少子寿命达到了250μ s，并显著提高了太阳电池性能。 (3)本发明所提供的非极性溶剂调控PEDOT:PSS组分纵向分布的技术对于硅材料 质量检测和高性能晶硅太阳电池的制备具有非常重要的应用价值。 附图说明 图1为本发明方法以旋涂法为例的操作流程图。 图2为本发明在硅片正表面制备的PEDOT:PSS薄膜调控前后组分分布变化示意图。 图3为本发明采用非极性溶剂调控PEDOT:PSS薄膜前后，硅片少子寿命曲线对比图 (a)和统计图(b)。 图4为包含PEDOT:PSS薄膜的硅太阳电池结构示意图。 图5为采用非极性溶剂调控PEDOT:PSS薄膜前后所制备的硅太阳电池性能曲线对 比图。