[发明专利]一种利用反应离子刻蚀制备高效陷光绒面的方法

说明书

本发明提供一种利用反应离子刻蚀制备高效陷光绒面的方法，所述制备方法包括：硅片表面预处理步骤，将硅片进行表面腐蚀预处理，得到处理后的硅片；晶种生长步骤，将晶种溶液加入生长溶液中，对混合液进行搅拌，再静置，得到金纳米颗粒溶液；制备金纳米颗粒掩模，将金纳米颗粒溶液旋涂至处理后的硅片表面，干燥后，金纳米颗粒经自组装平铺在处理后的硅片表面，得到具有金纳米颗粒掩模的硅片；反应离子刻蚀，将具有金纳米颗粒掩模的硅片放置在刻蚀气体气氛中进行反应离子刻蚀，再经超声水洗，得到具有锯齿状结构的高效绒光面。所述制备方法操作简单的，成本较低，适合大规模生产；制备得到的陷光绒面性能较好。

技术领域

本发明涉及太阳能电池增效技术领域，特别涉及一种利用反应离子刻蚀制备高效陷光绒面的方法。

背景技术

晶体硅电池为了提升转化效率需要进行表面制绒。绒面可让入射光倾斜入射到硅材料，形成多次内部反射、吸收，提高光伏电池的转换效率。

相比传统制绒技术，反应离子刻蚀技术是新兴的一种干法无接触真空技术，适合纳米级绒面的制作。在适当的条件下形成具有更低反射率的粗糙表面。期刊《IEEETRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES》第48卷，第6期报道了采用反应离子刻蚀技术处理硅材料表面，使硅材料反射率在波长300到800纳米范围内降低到5％以下。在反应离子刻蚀技术中，往往采用掩模方式制备出表面形貌规则的绒面结构，这种结构相对于直接在硅片上反应离子刻蚀出的随机绒面具有更高的太阳光吸收效率。然而，反应离子刻蚀所需的掩模需要高精度控制(如光刻技术)，这种掩模往往会造成大规模生产难以实现，制备成本高等缺点。

因此，如何使用简便的工艺以及较低的成本实现利用反应离子刻蚀制备高效陷光绒面，成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种利用反应离子刻蚀制备高效陷光绒面的方法，包括以下步骤：

a)硅片表面预处理步骤，将硅片进行表面腐蚀预处理，得到处理后的硅片；

b)晶种生长步骤，将晶种溶液加入生长溶液中，对混合液进行搅拌，再静置，得到金纳米颗粒溶液；

c)制备金纳米颗粒掩模，将金纳米颗粒溶液旋涂至处理后的硅片表面，再经干燥后，金纳米颗粒经自组装平铺在处理后的硅片表面，得到具有金纳米颗粒掩模的硅片；

d)反应离子刻蚀步骤，将具有金纳米颗粒掩模的硅片放置在刻蚀气体气氛中进行反应离子刻蚀，形成具有陷光绒面结构的硅表面，再经超声水洗，去除剩余的金纳米颗粒得到超高效陷光绒面。

可选的，步骤a)中，所述硅片包括单晶硅片和多晶硅片。

可选的，所述单晶硅片采用碱溶液进行表面腐蚀预处理，多晶硅片采用酸溶液进行表面腐蚀预处理。

可选的，步骤b)中，所述晶种溶液的制备步骤包括：依次将0.008-0.012mol/L的金氯酸溶液和0.009-0.01mol/L的硼氢化钠溶液滴加至0.05-0.15mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，反应2h，得到晶种溶液；所述金氯酸溶液、硼氢化钠溶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液的体积比为5:12:150。

可选的，步骤b)中，所述生长溶液的制备步骤包括：依次将0.05-0.15mol/L十六烷基三甲基溴化铵溶液、0.009-0.01mol/L的金氯酸溶液和0.08-0.11mol/L的抗坏血酸溶液加入到水中，搅拌均匀，得到生长溶液；所述十六烷基三甲基溴化铵溶液、金氯酸溶液、抗坏血酸溶液和水的体积比为8:1:3：38。

可选的，步骤b)中，所述金纳米颗粒溶液中金纳米颗粒的粒径在30n～120nm范围内。

可选的，步骤b)中，将晶种溶液加入生长溶液中，对混合液进行搅拌的时间在1min～3min范围内，静置时间在3h～5h范围内。