[发明专利]多晶硅碱性制绒方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池领域，尤其涉及用于太阳电池的多晶硅碱性制绒方法。

背景技术

在全球范围内，光伏发电技术也已成为各国应用研究的热点，在这一领域的任何突破性进展，都将对人类未来能源的利用产生革命性影响。目前光伏产业主要是指晶体硅太阳能电池产业，晶硅电池占市场份额约达90%，大面积商品化太阳电池效率可达到18%-19%。晶体硅具有转换效率高、性能稳定、商业化程度高等优点，但也存在硅材料紧缺、制造成本高等问题。即便如此，光伏技术的发展目前仍然是以晶体硅太阳电池为主。

因单晶硅具有各向异性的性质，所以产业化生产单晶硅太阳电池事先表面陷光效应（制作的绒面）都是采用碱性腐蚀液。多晶硅电池由于整体结构不显示各向异性的特点，所以常规多晶硅电池制备表面陷光结构都采用酸腐蚀来获得（氢氟酸、硝酸和水的混合溶液）。

目前常规多晶硅表面制绒此均用酸腐蚀，由于腐蚀是放热过程过程必须采用强制降温制冷，时间控制也必须严格，否则无法获得良好绒面，不能与后续的沉积氮化硅减反射膜工艺相匹配，造成电池沉积的减反射膜的色差大，最终导致电池的效率和外观上都有缺点。另外氢氟酸价格较高，若能用碱性腐蚀液代替酸对多晶硅制绒则可降低电池制作的成本。

发明内容

本发明提供一种多晶硅碱性制绒方法，包括以下步骤：

（1）配制碱性腐蚀液，其中NaNO₂、NaOH和去离子水的质量比为8：1：50至10：1：50。

（2）将多晶硅片放入腐蚀液中制绒，腐蚀液的温度为75至80℃，制绒时间为25至45秒。在此制绒过程中，NaNO₂用作氧化剂，在硅片表面形成SiO₂层，其化学反应式为NaNO₂→Na⁺+NO^2-、Si+2NO^2-→SiO₂+2NO；NaOH用以去除表面的SiO₂层，其化学反应式为2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O；去离子水用以控制反应过程的速度，起到缓冲作用。制绒处理后的多晶硅厚度减少3.0至3.8微米，其表面被腐蚀出大量的凹槽与凹坑，使入射光在其中进行多次反射后被吸收。以波长为650nm的入射光为例，其在多晶硅的表面反射率由35%降低到22%。

（3）以去离子水漂洗硅片，漂洗时间约为2分钟。

（4）以酸性溶液漂洗硅片，酸性溶液中HCl、HF和去离子水的体积比为1：3：8，漂洗时间为120至150秒。用以去除硅片表面金属离子，同时中和表面残留的碱性腐蚀液。

（5）以去离子水再次漂洗硅片，漂洗时间约为2分钟。

（6）将硅片烘干。

在本发明中，以廉价的碱性腐蚀液代替酸性腐蚀液，可利用常规生产单晶硅电池的槽式制绒设备，以降低生产投入。通过选择适当的腐蚀液配比，可在保证绒面质量的前提下，缩短制绒时间以缩短太阳能电池的制作周期，相比于常规产业化单晶硅碱性制绒的80℃以上温度，可降低制绒温度以降低生产能耗。通过本发明提供方法得到的绒面均匀性好，以避免太阳能电池表面产生色差；腐蚀深度的可控性高，能与后续通过PECVD沉积的氮化硅双减反射膜匹配良好，以降低太阳能电池表面的反射率。以波长为650nm的入射光为例，太阳能电池表面的整体反射率可降到3%至5%，基本达到生产成本高的酸性制绒的效果。

附图说明

图1为本发明提供的多晶硅碱性制绒方法的流程图。

图2为实施例1中硅片表面的扫描电镜照片。

图3为对比例1中硅片表面的扫描电镜照片。

图4为各样品反射率谱，其中a为原多晶硅片的反射率曲线，b为实施例1得到多晶硅片的反射率曲线，c为对比例1得到多晶硅片的反射率曲线。

具体实施方式

实施例1：

配制NaNO₂、NaOH和去离子水的质量比为8：1：50的碱性腐蚀液。将化学法提纯的多晶硅片（面积为156mm×156mm），放入75℃上述腐蚀液中。制绒30秒后取出硅片，以去离子水漂洗2分钟。再将硅片放入HCl、HF和去离子水的体积比为1：3：8的酸性溶液中，漂洗120秒。再以去离子水漂洗2分钟后烘干。如图2所示经本发明提供制绒处理后硅片表面的扫描电镜（SEM）照片，可见其绒面是由近似切面的平整面组成的不规则腐蚀坑，高低不平，有明显的绒面感。

对比例1：