[发明专利]多晶硅太阳能电池织构层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其是涉及一种利用激光全息法并结合湿法刻蚀方法的多晶硅太阳能电池织构减反层制造工艺。

背景技术

织构技术是一种降低表面反射率、提高光吸收的表面处理工艺，一般用于多晶硅太阳能电池的制作。由于多晶硅晶向杂乱，无法像单晶硅那样通过各向异性腐蚀得到类金字塔型的表面结构降低反射率，因此需要简单有效地对其表面进行减反处理，进而提高多晶硅太阳能电池的光电转换效率。

现有的织构技术，主要有以下几种方法：1)机械刻蚀(见文献：[1]systematic study towardshigh efficiency multicrystalline silicon solar cells with mechanical surface texturization，26thPVSC，1997)；2)激光刻蚀(见文献：[2]16.7％ efficient laser textured buried contact polycrystallinesilicon solar cell，Appl.Phys.Lett 55(22)，2363-2365，1989)；3)RIE刻蚀(见文献：[3]RIE-texturingof multicrystalline silicon solar cells，2000)；4)湿法刻蚀(见文献：[4]Investigation of AcidicTexturization for Multicrystalline Silicon Solar Cells，Journal of The Electrochemical Society，146(2)457-461，1999)；5)利用多孔硅进行刻蚀(见文献：[5]ANovel SiliconTexturization Method Basedon Etching Through a Silicon Nitride Mask，Res，Appl.2005；13：691-695)，等各种方法。但这些方法，有的加工工艺复杂，成本昂贵，如机械刻蚀、RIE刻蚀以及利用多孔硅进行刻蚀等方法；有的工艺简单，但减反效果不佳，如湿法刻蚀等。

综上所述，现有的织构技术由于工艺上的限制，具有成本昂贵工艺复杂，或者效果不佳等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速制作大面积周期性微结构、成本低廉、减反效果良好的多晶硅太阳能电池织构层的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)多晶硅硅片的预处理；

2)在预处理后的多晶硅硅片表面的光刻胶材料上进行全息记录，制作二维周期性微结构；

3)以光刻胶为结构模版，采用酸性腐蚀液将结构制作到硅材料中。

多晶硅硅片的预处理可采用以下方法：将制作太阳能电池的多晶硅硅片抛光，清洗，吹干，第一次烘干，在多晶硅硅片表面甩一层正性光刻胶，第二次烘干。清洗可依次经甲苯、丙酮、乙醇、去离子水清洗，再用去离子水反复冲洗。吹干可用氮气吹干。第一次烘干可放入真空干燥箱内烘干，第二次烘干可放入真空干燥箱烘干，烘干的温度最好为110～130℃，烘干的时间最好为15～30min。

在多晶硅硅片表面的光刻胶材料上进行全息记录，制作二维周期性微结构可采用以下方法：将覆盖有光刻胶记录材料的多晶硅硅片置入光学系统中三组衍射光束重叠干涉的区域，进行曝光和显影，再放入干燥箱内进行烘干，烘干的温度最好为135℃，烘干的时间最好为30min。曝光的时间最好为20～250s；所述的显影可在室温条件下进行，最好用浓度为1.5％的NaOH显影液显影10～35s。

所述的光学系统可采用“在发光二极管中制备光子晶体的装置”(参见本申请人的发明专利CN200510078438.2)，该装置是利用多光束干涉原理通过曝光记录来实现周期性的微结构。

以光刻胶为结构模版，采用酸性腐蚀液将结构制作到硅材料中可采用以下方法：将利用全息法在多晶硅硅片记录下微结构图形的光刻胶材料作为掩膜版，对多晶硅硅片进行湿法刻蚀，刻蚀硅的腐蚀液用HF∶HNO₃＝1∶4的溶液，腐蚀4～15s；然后用去离子水冲洗，再经丙酮超声清除残胶，即在多晶硅硅片上制作出具有六角周期性的微结构图样。

在具有六角周期性微结构图样的多晶硅硅片上，可进一步进行扩散、电极印刷、封装等工艺，最后完成整个多晶硅太阳能电池芯片的制作过程。与现有的其它制作方法比较，本发明具有制作速度快、成本低、效果好等优点，有利于产业化应用。

附图说明

图1为本发明实施例所采用的全息光学元件示意图。