[发明专利]晶体硅太阳电池制绒方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳电池片的制备技术领域，特别是一种晶体硅太阳电池制绒方法。

背景技术

晶体硅电池技术中为了改善光电转换效率，需要降低光反射率。现有减反射技术主要有两部分组成：减反射膜、陷光绒面结构。单多晶电池绒面制备技术主要有湿法腐蚀与干法刻蚀两种，制造业中有干湿法结合的方法用于生产。

制造业中单晶硅在(100)晶面上用碱溶液各向异性腐蚀制作的金字塔绒面，角锥体表面为(111)面，与底面为54.7°，所有垂直入射光将得到至少二次入射机会，11.1％的在沟槽底部的入射光将经历三次入射，整体反射率低于20％。实验室中单晶PERL电池借助碱溶液形成倒金字塔(Inverted pyramid cell surface)绒面结构效率高达24.7％。

多晶硅由于晶向原因，不能利用碱溶液的各向异性腐蚀形成以上绒面结构。制造业中一般利用混酸的各项同性腐蚀形成“树皮状”绒面结构，反射率～24％。有报道称采用掩膜结合RIE制绒方法制作的蜂巢(honeycomb texturing)绒面结构，转换效率也可达到19.8％。但此方法较复杂且设备成本较高。

多晶硅由于晶向原因不能利用碱溶液各向异性腐蚀腐蚀，很难形成“越陡越好”的绒面结构，导致整体上多晶硅减反射效果差于单晶硅太阳电池结构影响了短路电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种晶体硅太阳电池制绒方法，制备的绒面结构，有效降低了多晶硅电池表面的光反射。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种晶体硅太阳电池制绒方法，在硅片表面制作掩膜，然后在掩膜上开的掩膜窗口，再通过磁场定向作用的电化学腐蚀方法腐蚀出绒面结构，电化学腐蚀液由DMF、HF和H2O组成，其比例范围100DMF∶10HF∶15H2O至100DMF∶5HF∶5H2O。

具有如下制备步骤：a.将硅片表面清洗抛光；b.在硅片表面沉积一层氮化硅薄膜；c.丝网印刷一层腐蚀性浆料在氮化硅薄膜表面，得到所定义的掩膜图形；d.对硅片进行电化学腐蚀。

有如下制备步骤：a.将硅片表面清洗抛光；b.在硅片表面沉积一层氮化硅薄膜；c.在硅片表面沉积一层氧化硅薄膜，光刻后得到掩膜图形；d.采用浓磷酸腐蚀出掩膜图形后进行RCA清洗；e.对硅片进行电化学腐蚀。

电化学腐蚀电流密度为0.01～100mA/cm2。

磁场强度5-500mT。

磁场线初始方向垂直于电流方向，受形貌调整要求在垂直与平行方向之间做调整。

本发明的有益效果是：电化学腐蚀在磁场作用下对晶体硅进行腐蚀，通过对工艺参数的控制可以除去表面掩膜层及损伤层的同时得到垂直性很好的绒面结构，此结构可以降低光反射率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1是本发明的掩模方式一的示意图；

图2是本发明的掩模方式二的示意图；

图3是本发明的电化学腐蚀制绒的原理示意图；

图中，1.硅片，2.掩膜。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2和3所示，为了制备低反射率绒面结构首先将硅片表面清洗抛光去掉表面损伤层及得到较平坦的表面以利于掩蔽效果。其次在硅片表面以PECVD沉积一层氮化硅薄膜，膜厚根据后续掩蔽效果需求调整。然后丝网印刷一层腐蚀性浆料在氮化硅薄膜表面，得到所定义的掩膜图形，所留下的氮化硅薄膜掩蔽层有两种存在方式分别为掩膜方式一、掩膜方式二；最后对硅片进行电化学腐蚀，其中电化学腐蚀液由DMF、HF和H2O组成，其比例范围100DMF∶10HF∶15H2O至100DMF∶5HF∶5H2O，电化学腐蚀电流密度为0.01～100mA/cm2；磁场线初始方向垂直于电流方向，受形貌调整要求在垂直与平行方向之间做调整，磁场强度5-500mT。磁场对溶液离子具有定向作用使得各项同性的电化学腐蚀具备一定的各项异性的腐蚀特性，在不同方向上有不同的腐蚀速率，电化学腐蚀方法在除掉表面掩膜层同时腐蚀出陷光绒面结构。最终对应掩膜方式一得到的绒面为垂直性良好凸起状小丘结构。对应掩膜方式二得到的绒面为垂直性良好高宽比大于1.5的凹槽绒面结构。

实施例2：

为了制备低反射率绒面结构首先将硅片表面清洗抛光去掉表面损伤层及得到较平坦的表面以利于掩蔽效果。其次在硅片表面以PECVD沉积一层氮化硅薄膜，膜厚根据后续掩蔽效果需求调整。然后在硅片表面沉积一层氧化硅薄膜，光刻后得到掩膜图形，后续采用浓磷酸腐蚀出掩膜图形后进行RCA清洗最终留下的氮化硅薄膜掩蔽层有两种存在方式分别为掩膜方式一、掩膜方式二；最后对硅片进行电化学腐蚀，其中电化学腐蚀液由DMF、HF和H2O组成，其比例范围100DMF∶10HF∶15H2O至100DMF∶5HF∶5H2O，电化学腐蚀电流密度为0.01～100mA/cm2；磁场线初始方向垂直于电流方向，受形貌调整要求在垂直与平行方向之间做调整，磁场强度5-500mT。磁场对溶液离子具有定向作用使得各项同性的电化学腐蚀具备一定的各项异性的腐蚀特性，在不同方向上有不同的腐蚀速率。最终对应掩膜方式一得到的绒面为垂直性良好凸起状小丘结构。对应掩膜方式二得到的绒面为垂直性良好高宽比大于1.5的凹槽绒面结构。