專利名稱：一種晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著太陽(yáng)能電池組件的廣泛應(yīng)用，光伏發(fā)電在新能源中越來越占有重要比例，獲得了飛速發(fā)展。目前，在太陽(yáng)電池的生產(chǎn)工藝中，硅片表面的絨面結(jié)構(gòu)可以有效地降低太陽(yáng)電池的表面反射率，是影響太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素之一。為了在晶體硅太陽(yáng)能電池表面獲得好的絨面結(jié)構(gòu)，以達(dá)到較好的減反射效果，人們嘗試了許多方法，常用的包括機(jī)械刻槽法、激光刻蝕法、反應(yīng)離子刻蝕法(RIE)、各向同性化學(xué)腐蝕法等。其中，機(jī)械刻槽方法可以得到較低的表面反射率，但是該方法造成硅片表面 的機(jī)械損傷比較嚴(yán)重，而且其成品率相對(duì)較低，故而在工業(yè)生產(chǎn)中使用較少。對(duì)于激光刻蝕法，是用激光制作不同的刻槽花樣，條紋狀和倒金字塔形狀的表面都已經(jīng)被制作出來，其反射率可以低至8. 3%，但是由其制得的電池的效率都比較低，不能有效地用于生產(chǎn)。RIE方法可以利用不同的模版來進(jìn)行刻蝕，刻蝕一般是干法刻蝕，可以在硅片表面形成所謂的“黑硅”結(jié)構(gòu)，其反射率可以低至7. 9%，甚至可以達(dá)到4%，但是由于設(shè)備昂貴，生產(chǎn)成本較高，因此在工業(yè)成產(chǎn)中使用較少。而各向同性化學(xué)腐蝕法具有工藝簡(jiǎn)單、廉價(jià)優(yōu)質(zhì)、和現(xiàn)有工藝好兼容等特點(diǎn)，成為了現(xiàn)有工業(yè)中使用最多的方法，但是，該方法制絨后的反射率仍然高達(dá)22%左右。因此，進(jìn)一步降低其表面反射率仍然是當(dāng)前需要解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)及其制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟
(1)將待處理的硅片經(jīng)酸液或堿液腐蝕，在硅片表面形成微米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)；
(2)將步驟(I)得到的硅片進(jìn)行氣體腐蝕，在所述微米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步形成納米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)；
氣體腐蝕所用的氣體包括氮氧化物氣體、水蒸氣和氟化氫；所述氮氧化物氣體選自一氧化氮、二氧化氮和四氧化二氮中的一種或幾種。上文中，所述待處理的硅片可以是單晶硅片或多晶硅片；現(xiàn)有技術(shù)中，單晶硅片可以采用堿液在其表面腐蝕形成金字塔絨面結(jié)構(gòu)，多晶硅片可以采用酸液在其表面腐蝕形成坑洞絨面結(jié)構(gòu)；這些絨面結(jié)構(gòu)一般都是微米級(jí)的，即都是微米級(jí)陷光結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在上述微米級(jí)絨面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步腐蝕形成納米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步降低表面反射率，更多的吸收太陽(yáng)光，有效地提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。由于氣體是以分子狀態(tài)與硅片接觸的，所以其與硅片反應(yīng)出來的坑洞極小，達(dá)到納米級(jí)。
所述氣體腐蝕所用的氣體的來源可以是管道供應(yīng)，也可以來源于溶液揮發(fā)或者通過化學(xué)反應(yīng)生成。上述技術(shù)方案中，在進(jìn)行所述步驟(2)之前，在硅片背面設(shè)置保護(hù)層。保護(hù)層的作用是保護(hù)硅片的背面，防止其被氣體腐蝕。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述保護(hù)層為氮化硅層。本發(fā)明同時(shí)請(qǐng)求保護(hù)由上述制備方法得到的晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的工作機(jī)理是采用氣體腐蝕時(shí)，其中的Ν02、Ν0、Ν204(其中一種或幾種)與水蒸氣反應(yīng)生成硝酸和亞硝酸，硝酸或亞硝酸與硅片氧化反應(yīng)生成SiO2 ；HF氣體是剝離作用，將生成的SiO2反應(yīng)生成H2SiF6后剝離；反應(yīng)方程式如下
2N02+H20=HN02+HN03
S i +4HN02=S i 02+4N0+2H20
4HN03+2N0+H20=3HN02
Si02+4HF=SiF4+2H20
SiF4+2HF=H2SiF6
水蒸汽同時(shí)還充當(dāng)反應(yīng)時(shí)緩沖作用；由于氣體是各向同性腐蝕的，而且與硅片接觸面積很小，從而在硅片表面上反應(yīng)產(chǎn)生納米級(jí)的小坑洞，大大提高硅片對(duì)太陽(yáng)光的吸收能力，降低硅片表面反射率。由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明開發(fā)了一種新的晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)的制備方法，其在現(xiàn)有的微米級(jí)絨面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用氣體腐蝕在微米級(jí)絨面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成納米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步降低表面反射率，更多的吸收太陽(yáng)光，有效地提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率；實(shí)驗(yàn)證明采用本發(fā)明的方法獲得的太陽(yáng)能電池的反射率相比現(xiàn)有技術(shù)會(huì)降低4 5%，相應(yīng)的電池片的短路電流可提升3(T150 mA，取得了顯著的效果。2.本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行，成本較低，適于推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中硅片絨面10. OK倍的SEM掃描圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中硅片絨面25. OK倍的SEM掃描圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例一
參見圖廣2所示，一種晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟
(1)將常規(guī)相同晶向的多晶P156硅片經(jīng)酸液腐蝕，在硅片表面形成微米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)；所述酸液為濃度比例為HF =HNO3=1:5. 7的HNO3-HF體系，腐蝕的深度為7 8微米，然后經(jīng)過一系列的清洗和甩干；
(2)將步驟(I)得到的硅片進(jìn)行氣體腐蝕將甩干后的多晶硅片橫放在腐蝕氣體的上方，在抽風(fēng)(壓力為-5(Γ-500帕)作用下，氣體會(huì)和硅片充分接觸從而實(shí)現(xiàn)硅片單面氣相腐蝕，腐蝕經(jīng)過廣2 min后，硅片表面變黑；所用的腐蝕氣體是這樣產(chǎn)生的在一個(gè)槽體中制備體積比為HF HN03=3 7的溶液，放入硅片(如假片)與其反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕氣體(包含顯2、冊(cè)、水蒸氣)；(即硅片的假片與HNO3-HF溶液反應(yīng)生成的NO2氣體與反應(yīng)時(shí)放熱揮發(fā)出來的HF和水蒸汽形成的腐蝕氣體)
(3)腐蝕后的硅片經(jīng)過一系列的清洗和甩干，即可得到所需的絨面結(jié)構(gòu)。
將上述制得的硅片通過D8反射率測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)定，3點(diǎn)加權(quán)平均反射率，結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將待處理的硅片經(jīng)酸液或堿液腐蝕，在硅片表面形成微米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)； (2)將步驟(I)得到的硅片進(jìn)行氣體腐蝕，在所述微米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步形成納米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)； 氣體腐蝕所用的氣體包括氮氧化物氣體、水蒸氣和氟化氫；所述氮氧化物氣體選自一氧化氮、二氧化氮和四氧化二氮中的一種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于在進(jìn)行所述步驟(2)之前，在硅片背面設(shè)置保護(hù)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述保護(hù)層為氮化硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法得到的晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟(1)將待處理的硅片經(jīng)酸液或堿液腐蝕，在硅片表面形成微米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)；(2)將步驟(1)得到的硅片進(jìn)行氣體腐蝕，在所述微米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步形成納米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)；氣體腐蝕所用的氣體包括氮氧化物氣體、水蒸氣和氟化氫；所述氮氧化物氣體選自一氧化氮、二氧化氮和四氧化二氮中的一種或幾種。本發(fā)明在現(xiàn)有的微米級(jí)絨面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用氣體腐蝕在微米級(jí)絨面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成納米級(jí)的絨面結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步降低表面反射率。
文檔編號(hào)H01L31/0236GK103000763SQ20121049818
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者周軍, 姜小松, 賀文慧, 朱娟娟, 黨繼東, 孟祥熙, 辛國(guó)軍 申請(qǐng)人:蘇州阿特斯陽(yáng)光電力科技有限公司