[发明专利]包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及硅片的制绒结构及其应用，尤其涉及一种包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片及其在太阳能电池中的应用，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

硅基太阳能电池是工业界生产最为广泛的太阳能电池，其中存在的重要的技术问题在于硅表面的反射率较高。为解决这个技术问题，将具有绒面结构的硅片应用到太阳能电池中是降低太阳能电池成本并进一步提高光电转化效率的有效途径之一，自1998年被发现以来，广受研究者和工业界的重视。

常见的绒面结构，包括不规则的凸起、多孔硅表面以及金字塔和倒金字塔形状表面的绒面结构。之前研究较热的多孔硅表面绒面结构虽然具有极低的反射率，一般可以做到3％以下，但是由于其较大的比表面积在后续太阳能电池工艺很难匹配，从而导致太阳能电池效率低下。

另外，对于金字塔或倒金字塔结构的绒面结构，普遍认为倒金字塔结构的绒面结构性能更为优异。所谓倒金字塔结构即为棱边边长与底边边长相等的倒正四棱锥，即其高与底边边长的比为通常是由(100)面开始刻蚀，最终形成由(111)面围落而成的倒金字塔结构，通过刻蚀作用随机形成在硅片的表面，该结构能够对太阳光进行三次反射，理论上反射率可以降低至5％～15％。

现有技术中的倒金字塔结构的多晶硅片绒面结构研究较多。

例如专利CN105047734A和CN105428434A获得了多晶硅片上的倒金字塔结构，多晶硅硅片表面有若干个倒金字塔结构，每个倒金字塔结构在多晶硅硅片的表面显示为方形开口，沿方形开口的四个边分别向多晶硅片内部倾斜延伸，四个锥形平面连接形成倒金字塔结构的锥形；倒金字塔结构的方形开口的边长为100-1000纳米、垂直深度为50-800纳米，其倾斜的锥形平面法线与多晶硅硅片上表面法线间的夹角为20-65度；在多晶硅硅片表面上，倒金字塔结构是随机分布的，并相互之间有叠加。

然而由于倒金字塔结构的形状是固定的，仅是尺寸不同而已，对太阳光的反射角度是固定的，对减反的作用以及硅片电池效率也很难有更进一步的提升；因此，现有技术中，需要提供能够进一步提高硅片电池效率的绒面结构。

发明内容

本发明的第一方面是提供了一种包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片，所述硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为0.7-6：1的倒四棱锥；所述倒四棱锥结构的开口方向与其对应的晶粒的取向一致，所述倒四棱锥的底部以下为锥形。

在目前现有技术中，对于具有倒四棱锥绒面结构的硅片来说，其均是典型的倒金字塔结构，即棱边边长与底边边长相等的倒正四棱锥，即其高与底边边长的比为通常是由(100)面开始刻蚀，最终形成由晶面族{111}的四个面围落而成的倒金字塔结构。在实际获得的具有倒金字塔绒面结构的硅片来说，倒四棱锥的高与底边边长的比一般在0.7-0.9：1之间。

在一个实施方案中，所述包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片，其表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为1.2-4.4：1的倒四棱锥；所述倒四棱锥选自下列倒四棱锥中的一种或多种：

1)一种高与底边边长的比为1.2-1.5：1之间的倒四棱锥；

2)和/或一种高与底边边长的比为1.9-2.3：1之间的倒四棱锥；

3)和/或一种高与底边边长的比为2.5-3.1：1之间的倒四棱锥；

4)和/或一种高与底边边长的比为3.2-3.7：1之间的倒四棱锥；

5)和/或一种高与底边边长的比为4.0-4.4：1之间的倒四棱锥。

在又一个具体地实施方案中，所述高与底边边长的比在1.2-1.5：1之间的倒四棱锥，其底边边长在100nm-600nm之间。

在又一个具体地实施方案中，所述高与底边边长的比在1.9-2.3：1之间的倒四棱锥，其底边边长在80nm-450nm之间。

在又一个具体地实施方案中，所述高与底边边长的比在2.5-3.1：1之间的倒四棱锥，其底边边长在80nm-500nm之间。

在又一个具体地实施方案中，所述高与底边边长的比在3.2-3.7：1之间的倒四棱锥，其底边边长在70nm-500nm之间。

在又一个具体地实施方案中，所述高与底边边长的比在4.0-4.4：1之间的倒四棱锥，其底边边长在80nm-550nm之间。

本发明的第二方面是提供一种所述包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片的制备方法，其包括：将多晶硅片放置于酸性制绒液中，在室温下进行蚀刻，清洗去除金属离子；去离子水清洗即得。