[发明专利]一种单晶硅太阳能电池表面V形槽绒面的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及单晶硅太阳能电池的制备技术，具体的说是一种单晶硅太阳能电池表面蚀刻绒面的技术，即利用湿法腐蚀在单晶硅表面制备V形槽的方法。 

背景技术

近年来，为降低炭排放量，促进经济健康、可持续发展，高效率、低成本单晶硅太阳能电池的研制及产业化受到了世界各国的高度重视，其应用也日益广泛。然而，与传统能源相比，目前单晶硅太阳能电池的生产成本依然略高，这限制了其在更多领域的普及应用。显然，降低生产成本、提高太阳能电池光电转化效率是影响其应用的关键技术问题，成为当前太阳能电池领域产业界和科学界关注的热点问题。研究发现，对于硅太阳能电池来说，在硅片厚度相同的情况下，在硅片表面形成绒面结构（构成正金字塔或者V形槽的尺寸在3-7微米之间的绒面结构比较理想）是降低太阳能电池表面反射率、提高太阳能电池转化效率的有效途径。目前，文献^[1-5]中报道的制备绒面方法主要包括化学碱液腐蚀法、机械刻槽以及激光刻槽等方法，每种方法的技术特点及其获得的绒面结构均有所不同。

中国专利公开号：CN1507075，申请日：2002年12月10日，专利名称：单晶硅太阳能电池的表面结构及其制作方法，公开了在电池本体的表面间隔设置有倒金字塔，在所述倒金字塔之间的平面间隔上设置有由若干正金字塔组成的正金字塔区的绒面结构。中国专利公开号：CN101609862，申请日：2009年12月23日，专利名称：一种降低绒面单晶硅片表面反射率的方法，公开了一种降低绒面单晶硅片表面反射率的方法，将经过碱腐蚀制作好绒面的单晶硅片，放入等离子体刻蚀设备中进行无掩膜等离子体刻蚀，从而进一步降低单晶硅片的表面反射率。中国专利公开号：CN101350380，申请日：2008年9月1日，专利名称：磁场下制备多晶硅太阳能电池绒面的方法，公开了一种磁场下单晶硅太阳能电池高效绒面的制备方法，采用磁场下化学腐蚀的方法在单晶硅片表面生长致密均匀的绒面。中国专利公开号：CN101540351，申请日：2009年4月14日，专利名称 ：一种在单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法，公开了一种在单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法，采用次氯酸钠溶液在单晶硅太阳能电池表面进行腐蚀和蚀刻绒面。所得的硅片表面的绒面为颗粒大小适中，均匀分布的金字塔结构，增加了太阳光的吸收面积，降低了太阳电池表面的反射率。中国专利公开号：CN101818348A，申请日：2010年4月2日，专利名称：一步法制备单晶硅太阳能电池绒面的方法，公开了一步法制备单晶硅太阳能电池绒面的方法，将单晶硅片置入混合液中，在80～85℃条件下浸泡腐蚀10～30分钟，在单晶硅片表面形成绒面，所述的混合液的体积百分比组成为：15％～20％的NaClO、10％～15％的C₂H₅OH和余量的水。中国专利公开号：CN101717946A，申请日：2010年6月2日，专利名称：一种硅片表面制绒液及硅片表面制绒的方法，公开了一种硅片表面制绒液及硅片表面制绒的方法，该制绒液的成分包含有去离子水、氢氧化钾或氢氧化钠、碳酸和/或有机酸、非离子表面活性液，其中氢氧化钾或氢氧化钠的含量在25％以内，碳酸和/或有机酸的含量在7％以内，非离子表面活性液的含量在2‰以内，其余为去离子水。

从上述公开的内容中可以看出，在太阳能电池表面形成绒面结构不仅可以降低表面的反射率，还可以在电池的内部形成光陷阱，从而显著地提高太阳电池的转换效率，是提高太阳能电池转化效率的重要技术方法之一。目前，在制备单晶硅太阳能电池时，通常采用化学腐蚀法，利用择优腐蚀原理，在硅片的表面形成金字塔结构，最常用的腐蚀液是NaOH、KOH、NaHCO₃与水和异丙醇的混合液。碱溶液制绒法存在的主要问题是需要进一步提高绒面的一致性、均匀性，以及反应的可重复性等。机械刻槽法和激光刻槽法的特点是刻槽位置、尺度可控，但所刻槽的内表面往往起伏不平，加工过程中容易污染硅片，同时加工效率较低，成本较高。因此，为提高单晶硅太阳能电池的转化效率和拓展其应用空间，如能够提供一种获得高质量绒面结构的新方法，对改变现有技术的不足具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是在单晶硅上外延生长V形铜硅化合物，然后通过湿法腐蚀去除外延生长的V形铜硅化合物，在单晶硅表面获得低反射率的V形槽绒面结构。

本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案是：一种单晶硅太

阳能电池表面V形槽绒面的制备方法，按如下步骤进行：