[发明专利]太阳能电池单晶硅片绒面的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种太阳能电池的低反射率的单晶硅片的绒面制备方法。 

技术背景：

在所有可持续能源中，太阳能无疑为最洁净、最普遍和最有潜力的替代能源。由于硅材料在地壳中的丰富的储量和晶硅电池优异的电学性能和机械性能，硅太阳能电池成为各光伏企业的主要研究方向。光电转换效率是硅太阳能电池的重要性能指标，有效降低太阳光在单晶硅片表面的反射率是提高其转换效率的重要途径。

目前单晶硅电池商业生产中通常用表面制绒的方法来降低反射率，常用的制绒方法为碱制绒，利用腐蚀液对硅片表面进行各向异性腐蚀，得到均匀密布的金字塔表面结构。制绒后硅片腐蚀深度在3.4～5.2 um之间，但是所制备绒面在可见光谱范围内仍然有较高的反射率，在18%～24%之间[晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺，申请公布号：CN 101976705 A]，在近红外光谱范围内（1.1～2.5 um）的反射率高达50%。由于通过这种碱制绒后获得的表面由于存在大量复合中心，不利于PN结对载流子的收集，且由于PN结比表面积大，不利于开路电压的提高，从而限制了太阳能电池转换效率的提升，因此提出了一种酸碱结合的单晶硅太阳能电池制绒方法[一种酸碱结合的单晶硅太阳能电池制绒方法，申请公布号：CN 102496660 A]，在上述常规碱制绒工艺后增加一次酸处理，增加这一步处理的目的为将金字塔底部的不稳定结构进一步腐蚀，减少硅片表面的复合中心，但是对硅片表面反射率没有明显效果。为了得到更低的反射率，Barada K.Nayak和J.S.Yoo分别用激光和反应离子刻蚀的方法对硅片表面进行处理，均能够得到较低的反射率，利用激光烧蚀的方法得到的反射率低于3%，利用反应离子刻蚀的方法得到的表面反射率低于2%[PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS.631(2011)]，但是两种方法都存在各自的不足。激光烧蚀的方法得到的硅片表面在后续制备电极时串联电阻大，严重影响短路电流的提高；而反应离子刻蚀的方法得到的硅片表面制备电极时的串联电阻介于激光烧蚀和常规制绒方法之间，主要问题在于需要引进昂贵的设备和原材料，明显增加工艺步骤，生产成本大幅度提高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种产品生产成本低，反射率低的太阳能电池单晶硅片绒面的制备方法。

本发明是这样实现的：

太阳能电池单晶硅片绒面的制备方法：清洗单晶硅片后，将其放入第一碱性溶液中，在[100]晶向的单晶硅片正面表面上形成若干由四个[111]晶面构成的金字塔形状的四棱锥，这些四棱锥构成单晶硅片的第一层绒面，用酸性溶液清洗单晶硅片的第一层绒面，对四棱锥的四个[111]晶面活性处理，再将单晶硅片放入第二碱性溶液中，对四棱锥的四个[111]晶面进行腐蚀，形成三角形滑移面堆积的、分层的单晶硅片的第二层绒面，用酸性溶液清洗单晶硅片的第二层绒面，再用去离子水清洗单晶硅片。

清洗单晶硅片后，氧化单晶硅片正背两面的氧化层厚度为2900—3100埃，用以保护背面收集栅区域,在第一碱性溶液中刻蚀掉单晶硅片正面光照区氧化层。

所述的单晶硅片表面的金字塔形状的四棱锥高度为1～12um。

所述的单晶硅片二次绒面上的三角形滑移面的底部长度为0.3～8um。

制备步骤如下：

1）单晶硅片的常规清洗；

2）氧化单晶硅片正背两面，且刻蚀掉单晶硅片正面光照区氧化层；

3）将清洗过的单晶硅片放入第一碱性溶液中，并进行磁力搅拌，使其反应形成第一层绒面，所述第一碱性溶液的配比为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化锂质量百分数为1%～5%，硅酸钠的质量百分数为0.5%～3%，异丙醇的质量百分数为2%～7%，其余为去离子水，反应温度为65℃～85℃，反应时间为10～50分钟，形成完整的四个侧面为三角形的四棱锥构成的第一层绒面；

4）对第一层绒面的四棱锥的四个三角形侧面应采用体积比为1:1的三氧化铬溶液和稀释的氢氟酸的酸性溶液进行活性处理1～10分钟，三氧化铬溶液的质量百分浓度为10%～40%，氢氟酸溶液与水的体积百分比为HF：H₂O=1:5～10，然后用去离子水清洗；