[发明专利]在硅片上制备抗反射层的方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子工艺制作领域，涉及一种提高太阳能电池吸收效率的 工艺，具体地说是一种在硅片上制备抗反射层的方法。

背景技术

能源问题是一个国家的战略问题。为了应付化石类能源逐步枯竭以及由 于使用化石类燃料而引发的环境污染所带来的挑战，人类不断开发新的能源， 如原子能，水能，风能，太阳能等等。其中太阳能发电是目前研究得比较多 的技术。太阳能发电包括早期的太阳能塔热气流发电技术，太阳能热发电和 太阳能光伏发电技术，其中太阳能光伏发电因其设备体积小，易于实现而成 为目前的主流。

太阳能电池的发展主要面临两方面的挑战，一是降低材料使用成本；二 是提高太阳能电池的转化效率。目前，晶体硅太阳能电池已经进入产业化， 为了降低成本，目前还在发展多晶硅，以及薄膜型的非晶硅，化合物半导体 类，有机类以及其它类的太阳能电池，并且部分已经形成产业。而提高太阳 能电池效率所面临的途径包括提高阳光的吸收能和光电转换效能。

目前所采取在提高太阳光吸收效率方面已经公布的主要措施和制备方 法，主要归纳如下：

第一种是在硅太阳能电池中应用的比较多的，在上世纪八十年代发展起 来的绒面技术，即将硅片在NaOH等碱性溶液中清洗，使其表面形成许多金字 塔结构，目前在生产中已经获得应用。以绒面作为抗反射层使用，对长波波 段的太阳光反射率明显降低，达到了比较好的吸收作用，但是对于短波波段 的太阳光，抗反射作用并不理想，吸收效率不高。

第二种是在应用于太阳能电池表面的多孔硅层。它也被认为有助于改善 硅太阳能电池的表面结构，增强其表面吸收性能，并且制作成本低，工艺简 单，但将多孔硅层作为抗反射层使用时，在对长波波段的太阳光吸收表现并 不好。

此外还有淀积抗反射薄膜(如特定厚度的氮化硅薄膜)，以及近年来研 究的较多的利用TiO₂拓展吸收波段的表面染料敏化处理等技术。但这些技术 比较复杂，会引起成本的上升。

显然，要使太阳能电池效率在不增加成本的同时有大幅度提高，必须在 目前工艺基础上有所突破。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种在太阳能电池的制作 过程中构建出绒面与多孔硅层相结合所形成的抗反射层的方法，以提高太阳 能电池的效率；该方法生产成本低且能显著提高太阳能电池吸收和转换效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种在硅片上制备抗反射层的方法，包括以下具体步骤：

第一步，制备绒面

选用工业生产上使用的单晶硅片，采用标准清洗工艺对硅片进行清洗；

a、配制溶液：

粗抛液：常温常压下，配制浓度为11％～13％的NaOH溶液；

制绒液：常温常压下，先配制浓度为2％～3％的NaOH溶液，浓度为1mol/L 的酒精，浓度为1.5％的Na₂SiO₃溶液，再将这三种溶液和浓度为99％的异丙醇 (IPA)以体积比为1∶1∶1∶0.09混合；

b、将上述粗抛液加热至83℃～86℃，然后将经清洗后的硅片置入粗抛 液中反应2～3.5min；去除单晶硅片表面的机械损伤层和氧化层；

c、将上述制绒液加热至75℃～77℃，将硅片置入制绒液中反应20～ 30min，形成绒面结构；

第二步，电化学刻蚀

a、常温常压下配制饱和食盐水溶液和刻蚀溶液，刻蚀液分别由浓度为 40％氢氟酸、99.5％酒精及去离子水以体积比为1∶4∶5～1∶1∶2混合或者刻 蚀液分别由40％氢氟酸、99％二甲基甲酰胺(DMF)及去离子水以体积比为1∶ 4∶5～1∶1∶2混合；并在刻蚀液中加入0.3～0.5mol/L的异丙醇；

b、将硅片装入电化学刻蚀反应装置中，使硅片一面接触饱和食盐水，另 一面接触上述刻蚀液，饱和食盐水接电极正极，刻蚀液接电极负极，反应装 置由控制系统(Labview)控制，在控制系统工作界面设定电化学刻蚀参数， 开启控制系统(Labview)，进行电化学刻蚀，其刻蚀条件为：刻蚀电流密度 为14～21mA/cm²，刻蚀时间为3～10分钟；

c、电化学刻蚀结束后，将硅片取下在去离子水中冲洗，在硅片接触刻蚀 液的一面制成一种抗反射层；