專利名稱：一步法制備單晶硅太陽(yáng)能電池絨面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單晶硅太陽(yáng)能電池絨面的制備方法。
背景技術(shù)：
自從太陽(yáng)能電池問(wèn)世以來(lái)，提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率和降低太陽(yáng)能電池的制作 成本一直是太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)追求的目標(biāo)。改進(jìn)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)、制作流程 以及提高太陽(yáng)能電池對(duì)陽(yáng)光的吸收能力是達(dá)到上述兩個(gè)目標(biāo)的努力方向。絨面和減反膜 是減少太陽(yáng)能電池的反射率，提高太陽(yáng)能電池吸收率的主要手段，也是硅基太陽(yáng)能電池生 產(chǎn)中必不可少的步驟，因此，在硅基太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，怎樣制備高效的絨面是一個(gè)熱門(mén)的課 題。所謂絨面就是指存在于物體表面上的一系列有規(guī)則或無(wú)規(guī)則的高低不同、大小不 同的表面形貌。由于絨面的存在，物體表面的反射率可以大大降低，吸收率就可以顯著提
尚ο單晶硅太陽(yáng)能電池表面的絨面制備一般是通過(guò)堿溶液腐蝕而成，利用單晶硅在低 濃度堿溶液中各向異性的腐蝕特性，在硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)。當(dāng)太陽(yáng)光照射在硅片表 面時(shí)，由于金字塔的存在，光線在金字塔之間來(lái)回反射，形成多次吸收，從而提高了硅片吸 收太陽(yáng)光的能力。常規(guī)的單晶硅絨面制備技術(shù)，是先使用清洗液除去硅片表面的污染物。然后在 85°C下把硅片放在高濃度的NaOH或者KOH溶液( 15%左右)中腐蝕10分鐘，使硅片兩 面各被腐蝕掉約10微米，以除去硅片表面的機(jī)械損傷層(如果不去除硅片的損傷層，會(huì)使 得后繼的雜質(zhì)擴(kuò)散不均勻，增加電池的漏電流)。然后將去除損傷層的硅片放在85°C的低 濃度NaOH或者Κ0Η( 2%左右)和IPA(異丙醇)的混合溶液中反應(yīng)20分鐘，就能在硅片 表面制備出一層金字塔狀的絨面，這就是通常所說(shuō)的二步法制備單晶硅太陽(yáng)能電池絨面的 技術(shù)。但采用二步法，制備過(guò)程復(fù)雜，也增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制備單晶硅太陽(yáng)能電池絨面的方法，能通過(guò)同一種腐蝕液，在去 除單晶硅表面損傷層的同時(shí)獲得優(yōu)良的金字塔絨面。在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上不需要增加另外 的生產(chǎn)設(shè)備。一步法制備單晶硅太陽(yáng)能電池絨面的方法，將單晶硅片置入混合液中，在80 85°C條件下浸泡腐蝕10 30分鐘，在單晶硅片表面形成絨面，所述的混合液的體積百分比 組成為15% 20%&NaC10、10% 15%的C2H5OH和余量的水。本發(fā)明首先把單晶硅片浸泡在該制絨液(即所述的混合液)中，硅片經(jīng)過(guò)制絨液 腐蝕后，表面形成了大小為1微米到5微米的絨面，被腐蝕掉的單晶硅片的(總)厚度為10 25微米。本發(fā)明的一個(gè)重要特征就是其不需要特殊的去損傷層的過(guò)程。在傳統(tǒng)的制絨過(guò)程 中，單晶硅片先要去除損傷層，然后再制備絨面。在本發(fā)明中，損傷層的去除過(guò)程就是制絨 過(guò)程，通過(guò)將硅片浸泡在制絨液中，腐蝕其表面的損傷層，同時(shí)達(dá)到制絨的目的。NaClO經(jīng)水解生成0H—，使制絨液呈堿，利用堿溶液對(duì)硅片的各向異性腐蝕，硅片表面在去除損傷層的同時(shí)也形成了絨面。為了在一定時(shí)間內(nèi)既能完全去除損傷層又能生成效 果良好的絨面，控制制絨液的腐蝕速率非常重要。如果腐蝕速率過(guò)慢，那么在一定的時(shí)間內(nèi) 無(wú)法完全去除損傷層；如果腐蝕速率過(guò)快，容易造成絨面的金字塔顆粒過(guò)大，就不利于減少 硅片表面的反射率。所以在本發(fā)明中，控制合適的反應(yīng)速率是關(guān)鍵。選擇合適的NaClO濃度是控制腐蝕速率的一個(gè)重要手段，本發(fā)明所使用的混合液 中，NaClO濃度為15 %到20 %?，F(xiàn)在工業(yè)上普遍使用的2 % NaOH和10 % C2H5OH混合溶液在 85°C，20分鐘內(nèi)硅片表面只能腐蝕掉16微米，而使用本發(fā)明腐蝕硅片，在相同條件下，可以 將硅片腐蝕掉20微米以上。本發(fā)明對(duì)硅片的腐蝕速率大于現(xiàn)在普遍使用的NaOH制絨液， 因此可以應(yīng)用于一步法絨面制備。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，隨著NaClO濃度的增加，硅片被腐蝕的厚度 增加，制得的金字塔顆粒增大，使得硅片表面的反射率也隨之增加。所以選擇合適的NaClO 濃度，既可以在一定的時(shí)間內(nèi)完全腐蝕掉損傷層，又可以得到比較理想的反射率。在本發(fā)明 中，15% 20%的NaClO溶液混合一定量的C2H5OH均可以達(dá)到理想的一步制絨效果控制反應(yīng)速率的第二個(gè)重要手段是控制C2H5OH的濃度。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濃度為 17%的NaClO溶液中無(wú)C2H5OH時(shí)，在85°C下經(jīng)20分鐘反應(yīng)之后，硅片表面沒(méi)有任何金字塔 顆粒形成，并且硅片表面比反應(yīng)之前更加光亮，起到了拋光的作用，硅片單面厚度可以腐蝕 掉15微米。在此溶液中加入C2H5OH后，硅片表面可以形成均勻的金字塔結(jié)構(gòu)，并且單面腐 蝕掉的硅片厚度明顯小于15微米，減緩了反應(yīng)速率。本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)C2H5OH濃度控制在 10%到15%時(shí)，能得到最佳的絨面效果，且能完全去除損傷層。控制反應(yīng)速率的第三個(gè)重要手段是控制反應(yīng)的溫度。本發(fā)明制絨液的反應(yīng)溫度控 制在80°C到85°C，在此溫度范圍內(nèi)能夠?qū)⒐杵瑩p傷層完全去除，并且得到較低的表面反射率。這就是說(shuō)，本發(fā)明的制絨過(guò)程，既是一個(gè)去除損傷層的過(guò)程，也是一個(gè)制備絨面的 過(guò)程。因此采用本發(fā)明的技術(shù)，可以大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟，降低生產(chǎn)成本。單晶硅片在經(jīng)過(guò)本發(fā)明的制絨液腐蝕后，表面形成了 1微米到5微米的金字塔結(jié) 構(gòu)。這種絨面能有效降低單晶硅片表面的反射率，增加太陽(yáng)光的吸收，提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn) 換效率。本發(fā)明制備單晶硅片絨面可以減少工藝步驟，降低制作成本，提高經(jīng)濟(jì)效率。本發(fā) 明操作簡(jiǎn)單，設(shè)備與常規(guī)的制絨工藝兼容，適宜于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為實(shí)施例1制備的硅片表面形貌；圖2為實(shí)施例2制備的硅片表面形貌；圖3為實(shí)施例3制備的硅片表面形貌；圖4為85°C下硅片在含有NaClO和C2H5OH的制絨液中反應(yīng)20分鐘后表面反射率，其中NaClO的體積百分比濃度分別為15%、17%和20%，C2H5OH的濃度為10%。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1配制混合液(制絨液)，混合液的體積百分比組成為NaClO 15%C2H5OH 10%余量為水。制絨液攪拌均勻后溫度控制在85°C，將經(jīng)過(guò)清洗的單晶硅片放入該制絨液中，反應(yīng)20分鐘，取出后用去離子水清洗，烘干。測(cè)得硅片單面腐蝕掉10微米，反射率為11. 1%。實(shí)施例2配制混合液(制絨液)，混合液的體積百分比組成為NaClO 17%C2H5OH 10%余量為水。制絨液攪拌均勻后溫度控制在85°C，將經(jīng)過(guò)清洗的單晶硅片放入該制絨液中，反 應(yīng)20分鐘，取出后用去離子水清洗，烘干。測(cè)得硅片單面厚度腐蝕掉11微米，反射率為 12%。實(shí)施例3配制混合液(制絨液)，混合液的體積百分比組成為NaClO 20%C2H5OH 10%余量為水。制絨液攪拌均勻后溫度控制在85°C，將經(jīng)過(guò)清洗的單晶硅片放入該制絨液中，反 應(yīng)20分鐘，取出后用去離子水清洗，烘干。測(cè)得硅片單面厚度腐蝕掉12. 5微米，反射率為 12. 1%。實(shí)施例4配制混合液(制絨液)，混合液的體積百分比組成為NaClO 17%C2H5OH 15%余量為水。制絨液攪拌均勻后溫度控制在85°C，將經(jīng)過(guò)清洗的單晶硅片放入該制絨液中，反 應(yīng)20分鐘，取出后用去離子水清洗，烘干。測(cè)得硅片單面厚度腐蝕掉8. 5微米，反射率為 14. 1%。實(shí)施例5配制混合液(制絨液)，混合液的體積百分比組成為NaClO 17%C2H5OH 10%余量為水。
制絨液攪拌均勻后溫度控制在80°C，將經(jīng)過(guò)清洗的單晶硅片放入該制絨液中，反 應(yīng)20分鐘，取出后用去離子水清洗，烘干。測(cè)得硅片單面厚度腐蝕掉9. 5微米， 反射率為 11. 4%。
權(quán)利要求
一步法制備單晶硅太陽(yáng)能電池絨面的方法，其特征在于，將單晶硅片置入混合液中，在80～85℃條件下浸泡腐蝕10～30分鐘，在單晶硅片表面形成絨面，所述的混合液的體積百分比組成為15％～20％的NaClO、10％～15％的C2H5OH和余量的水。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的絨面的厚度為1微米到5微米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一步法制備單晶硅太陽(yáng)能電池絨面的方法，將單晶硅片置入混合液中，在80～85℃條件下浸泡腐蝕10～30分鐘，在單晶硅片表面形成絨面，所述的混合液的體積百分比組成為15％～20％的NaClO、10％～15％的C2H5OH和余量的水。本發(fā)明方法制備單晶硅片絨面可以減少工藝步驟，降低制作成本，提高經(jīng)濟(jì)效率。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，設(shè)備與常規(guī)的制絨工藝兼容，適宜于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C23F1/24GK101818348SQ20101013836
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者唐九耀, 孫林峰, 蔣曉燕 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)