[实用新型]用于太阳能电池的硅片

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体而言，尤其是涉及一种用于太阳能电池的硅片。

背景技术

随着人类社会的发展和进步，对能源需求不断增加，并且随着不可再生能源的衰竭，人们对可再生能源特别是太阳能的依赖性越来越强。其中，太阳能电池已经逐渐走入大众的日常生活中。在光伏产业中，如何实现太阳能电池转换效率的提高和成本的降低一直是研究的重点问题，而提高太阳能电池转换效率的一个重要手段就是降低太阳光在硅片表面的反射。为了减少反射损失，通常对硅片表面进行制绒或在电池表面沉积减反射膜，其中，采用硅片表面制绒的方法备受青睐。

目前，太阳能电池单晶硅片制绒是一种比较成熟的方法，传统的单晶硅或准单晶的制绒工艺一般是采用碱液(如氢氧化钠)及制绒添加剂作为制绒液制作绒面。碱性制绒的原理是利用碱溶液对单晶硅或准单晶的各向异性腐蚀，碱溶液对硅片表面具有不同的腐蚀速率，如对(111)晶面腐蚀较慢，而对(100)晶面腐蚀较快。当采用碱溶液对硅片表面进行腐蚀时，由于各项异性腐蚀特性，会在硅表面形成随机结构。随机金字塔结构能够对太阳光进行两次反射，一般反射率在10％左右。

为了使太阳光在硅片表面进行多次反射，进而提高太阳能电池对光的吸收，提高电池效率，同样可以采用碱制绒的工艺制备倒金字塔结构。倒金字塔结构能够对太阳光进行三次反射，反射率可以降低至5％左右。然而该碱液制绒工艺与制备随机金字塔结构的不同之处在于需要制备掩膜层，即需要高温氧化、制备刻蚀掩膜、高温刻蚀等多步复杂的工艺步骤，从而限制了其大范围的应用。

鉴于以上存在的问题，为了减少入射光在硅片表面的反射率，提高太阳能电池对光的吸收以及太阳能电池的转换效率，迫切需要出现一种新的用于太阳能电池的硅片。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种用于太阳能电池的硅片。该硅片具有微米尺寸的倒金字塔状凹坑结构的制绒表面。

根据本实用新型的一个方面，提高了一种用于太阳能电池的硅片，具有制绒表面，制绒表面具有由多个倒金字塔形状的凹坑，凹坑的底部呈圆滑状。

进一步地，凹坑的开口为四边形。

进一步地，四边形的边长为1～10μm，凹坑的深度为1～10μm。

进一步地，凹坑的开口为正方形。

进一步地，制绒表面的平均反射率为5％～15％。

进一步地，制绒表面上凹坑的分布密度为10⁶～10⁸个/cm²。

进一步地，倒金字塔形状凹坑存在于硅片的单个表面或者两个表面。

应用本实用新型的技术方案，通过控制酸性制绒液中铜离子盐、氢氟酸以及氧化剂的浓度、刻蚀温度和时间，进而控制制绒表面上倒金字塔状结构的形貌和深度。采用该酸性制绒方法能够在较低温度和较短的时间内在硅片表面上获得独立、完整、紧密排布的微米尺寸的倒金字塔状结构。由于硅片上制绒表面的存在，可使得入射光在制绒表面多次反射和折射，从而改变了入射光在硅片中的前进方向，延长了光程，减少了入射光在硅片表面的反射，使其反射率降至5％～15％。可见，本实用新型完全摈弃了现有技术中碱制绒时需制备复杂掩膜层及光刻等工艺，只需将硅片浸入到酸性制绒液中就能够一步获得倒金字塔状结构。其中，由于不需要掩膜刻蚀，可以根据需求在硅片的一面上或者双面上形成倒金字塔状凹坑结构。本实用新型的酸性制绒方法，简化了操作工艺，方便且应用广泛，同时使用廉价铜而非昂贵的金或银，降低了成本。

本实用新型获得的制绒表面为具有倒金字塔结构的凹坑，即凹坑呈倒金字塔结构。由于金属纳米颗粒的刻蚀，倒金字塔的底部呈圆滑状，这就省去了在异质结太阳能电池(HIT)中需要进行的圆滑刻蚀工艺，可以直接沉积非晶硅层制备HIT太阳能电池。并且由于底部圆滑结构的存在，在制备太阳能电池电极的时候，金属电极材料非常容易对该结构进行填充，有利于增加接触面积，从而可以有效地降低接触电阻，进而增加电池的转换效率。此外，双面制备倒金字塔凹坑非常有利于制备HIT这样的对称结构电池。并且底部圆滑的凹坑状倒金字塔结构不局限于HIT以及常规扩散电池的制备中应用，在其他需要使用硅衬底的太阳能电池中以及光电子器件中均可以应用。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明