[发明专利]单晶硅倒金字塔绒面的激光化学次序可控制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能电池技术领域，尤其是涉及单晶硅倒金字塔绒面的激光化学次序可控制备方法。 

背景技术

在光伏产业中，单晶硅和多晶硅太阳能电池具有主导地位，占据着大部分市场份额。与多晶硅相比，单晶硅更能有效制备出具有规则微结构形貌和低反射率的绒层，且以单晶硅为基底的太阳能电池光电转化效率更高。单晶硅表面制绒，通常采用湿法刻蚀工艺，即通过碱性溶液（如氢氧化钠溶液等）对硅片（100）面进行处理，由于各向异性腐蚀，表面会凹凸不平，从而增加光程，达到陷光目的。单纯的碱溶液刻蚀可制备出随机的正金字塔陷光微结构，而掩膜辅助碱溶液刻蚀则可制备出大小、分布可控且具有更优良陷光效果的倒金字塔结构，因此倒金字塔制绒技术常见于高效单晶硅太阳能电池，如PERL太阳能电池等。 

通常倒金字塔制绒，可分为四个步骤：1、PECVD方法制备一层氮化硅薄膜；2、反应离子刻蚀（RIE）在氮化硅薄膜上均匀开孔，制备蚀刻掩模；3、碱溶液在氮化硅薄膜开孔处刻蚀，制备出倒金字塔结构；4、去除掩膜。（T.Juvonen,J.Hand P.Kuivalainen,High Efficiency Single Crystalline Silicon Solar Cells,Physica Scripta,T101,96-98,2002）由此可见，刻蚀掩膜的制备、开孔和去除，工艺步骤较为复杂，制约生产效率，且相应设备投入较高。 

发明内容

本发明公开了单晶硅倒金字塔绒面的激光化学次序可控制备方法，这是一种先通过激光开孔定位，即先在硅片表面进行激光扫描开孔，再通过碱溶液在制得的孔位上进行刻蚀，形成倒金字塔绒面的制备方法，制绒区域的大 小和形状可通过软件进行绘制（CAD绘制），该方法简化了传统掩膜刻蚀制备单晶硅倒金字塔绒面的制作工艺，提供了一种操作简单、成本低廉、可定制制绒区域大小和形状的制备方法，同时制备的绒面具有较低的反射率。 

单晶硅倒金字塔绒面的激光化学次序可控制备方法，包括如下步骤： 

（1）激光扫描开孔定位：软件绘制所需制绒图形（CAD绘制），清洗硅片，通过电脑控制聚焦到微米级光斑的1064nm皮秒激光依照图形在硅片表面进行扫描开孔，形成微米级倒锥形孔均匀分布的绒面，能量密度：6.8J/cm²～8.4J/cm²，A=1.56*10⁷～2.68*10⁷（定义A为硅片表面平均每平方厘米所接收到的脉冲数）； 

（2）酸洗孔状绒面：用体积分数为15%～25%的HF酸漂洗孔状绒面3～5min，去除氧化物，再进行蒸馏水超声清洗3～5min，去除碎屑，之后氮气吹干； 

（3）制备倒金字塔绒面：将酸洗后的样品放入配置好的碱性溶液中水浴加热，温度为75～80℃，加热时间依步骤（2）制备的孔状绒面孔的开孔大小而定，通常20～30μm直径的开孔，需要加热10～15min，最后制备出微米级倒金字塔绒面。其中碱性溶液由氢氧化钠、无水乙醇和蒸馏水配置而成，各原料的质量百分比为： 

氢氧化钠  3%～5% 

无水乙醇  15%～25% 

蒸馏水    余量。 

与现有技术方案对比，本发明有如下增益： 

1、本发明所提出的制备方法，与传统方法相比，省去了制备和去除掩膜，代之以激光扫描开孔技术，简化了传统掩膜刻蚀制备倒金字塔绒面的制作工艺，提供了一种操作简单、成本低廉的制备方法。 

2、本发明所提出的制备方法，制绒区域的大小和形状可通过软件进行定制（CAD绘制），可满足不同的生产需求。 

3、本发明所提出的制备方法，制备的绒面在350nm-1050nm波段具有较低的反射率，基本在15%以下，而在太阳光谱光子密集的400nm-700nm波段 则获得了优异的减反效果，反射率达到了5%。 

附图说明

图1为激光扫描开孔绒层。 

图2为倒金字塔绒面SEM图。 

图3为样品1#～3#的绒层反射率图。 

图4为“E”字形CAD图。 

图5为“E”字形倒金字塔绒面SEM图。 

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进行详细说明： 

所用硅片为n型单晶硅片，（100）抛光面制绒。 

实施例1：