[发明专利]一种多晶硅表面蜂巢状结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于技术太阳能电池技术领域，特别涉及一种多晶硅表面蜂巢状结构及其制备方法。

背景技术

相对于传统制绒，其多晶硅表面结构均为微米级蠕虫状结构，反射率控制在24%左右，具有很大的提升空间；黑硅技术发现于20世纪90年代末，哈佛大学Eric Mazur教授等[Applied Physics Letters，1998，73(12)：1673~1675]使用飞秒激光技术获得了对近紫外至近红外波段的光(0.25～2.5μm)几乎全部吸收的黑硅。目前光伏技术中制备的“黑硅”，具有良好的陷光作用，能够显著降低硅片表面的反射率，被认为是可以有效提高太阳能电池转化效率的结构。目前有许多不同的方法制备出黑硅，如飞秒激光脉冲法、等离子体刻蚀法及金属离子辅助刻蚀法等；因初步制备的黑硅结构并且反射率可以做的很低。但这种原始的黑硅纳米陷光结构通常具有结构较小、密、深且缺陷多，目前的技术均会对原始黑硅结构进行优化，优化的方法目前大多为使用碱处理，处理后的硅片结构多为孔状或是倒金字塔结构。

多晶硅表面蜂巢状结构为使用一种充分利用酸碱腐蚀特性的湿化学方法制成，利用各项同性和各向异性的双重特点，可以将不同纳米结构的黑硅通过氧化腐蚀成具有规则的蜂巢状结构的纳米绒面结构。与现有技术相比，其有益效果是多晶黑硅表面重构的结构为蜂巢状结构，此结构相比孔状或倒金字塔结构的陷光效果更优，光在蜂巢状结构中的反射次数更多，且此大小的结构，可以更好的保证黑硅低反射率的特性且结构中每个面均能更好的覆盖钝化膜，产生更优异的钝化效果，从而改善了多晶太阳电池的电性能，有效提升了电池的转化效率。且工艺简单，可实现大面积批量生产，拥有很广泛的应用市场。

因此，如何增加硅片表面光的吸收，同时不增加其表面复合，能够提高太阳电池转化效率，且方法便捷可行可产业化，具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种多晶硅表面蜂巢状结构及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多晶硅表面蜂巢状结构的制备方法，包括以下步骤：

S1、将多晶硅硅片置于溶液A中进行清洗，去除多晶硅硅片表面的机械损伤层；

所述溶液A按照体积百分比浓度包括：HF 3%~10%、HNO₃ 15%~38%、DI纯水52%~82%；

S2、将清洗好的多晶硅硅片进行黑硅制备，采用金属离子辅助刻蚀法或使用飞秒激光脉冲法或反应离子刻蚀法进行，制备成黑硅硅片；

S3、将制备好的黑硅硅片进行浸洗，去除残留金属颗粒；

S4、将清洗后的黑硅硅片置于溶液C中进行结构重构，再将重构后的黑硅硅片置于溶液D中进行处理，即可在多晶硅硅片表面制得蜂巢状结构；

所述S4中溶液C按照体积百分比浓度包括：HF2%~8%、HNO₃20%~48%、H₂O₂0%~4%、余量为DI纯水，反应温度为5℃~12℃，反应时间为50s~500s。

进一步的，所述S1中将多晶硅硅片置于溶液A中清洗的反应温度为7℃~9℃，反应时间为1~2min。

进一步的，所述S2中金属离子辅助刻蚀法：将去除损伤层后的多晶硅硅片置于HF、H₂O₂、AgNO₃、Cu(NO₃)₂ 及DI纯水的混合溶液中，其中HF体积百分比浓度为 0.3%~5%、H₂O₂ 体积百分比浓度为0%~4%、固体AgNO₃物质的量浓度为0.01mol/L~2mol/L、固体Cu(NO₃)₂物质的量浓度为0mol/L~3mol/L、余量为DI纯水，使用此混合溶液中进行初步腐蚀，反应温度为8℃~30℃，反应时间为10~300s，再将初步腐蚀后的多晶硅硅片置于按照体积百分比浓度包括HF2%~8%、H₂O₂1%~5%、DI纯水87%~97%的混合溶液中进行深度腐蚀，反应温度为8℃~60℃，反应时间为10s~500s，得到黑硅硅片。