[發明專利]磁場下制備單晶硅太陽能電池絨面的方法

有效

• 申請號: 200810042332.0
• 申請日: 2008-09-01
• 公開（公告）號: CN101350380A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 蘇青峰
• 申請（專利權）人: 上海聯孚新能源科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司
• 代理人: 杜林雪

技術領域：

本發明涉及一種磁場下單晶硅太陽能電池高效絨面的制備技術，屬于無機材料技術領域。

背景技術：

太陽能是一種潔凈、無污染、取之不盡用之不竭的自然能源，將太陽能直接轉換為電能是大規模利用太陽能的一項重要技術基礎。自1954年貝爾實驗室開發出效率為6％的第一個單晶硅太陽電池，直至現在太陽電池市場以每年35％的速度遞增。在短短的半個世紀里，太陽電池已經完成了第一代晶體硅電池研究，正處于第二代薄膜電池研究高峰，并繼續朝第三代高效率電池努力。隨著傳統能源的日益枯竭和石油價格的不斷上升，以及人們對自身生存環境要求的不斷提升，積極尋找新的替代能源已刻不容緩，作為無污染的清潔能源，太陽電池必將會得到迅速的發展。而作為現今占據太陽電池絕大部分市場的晶體硅太陽電池，其制備技術一直代表著整個太陽電池工業的制備技術水平。尤其是在最近幾年里，無論是在降低生產成本方面，還是在提升電池轉換效率方面，硅太陽電池制備工藝都取得了飛速的進步。如何提高硅片轉換效率是太陽電池研究的重點課題之一，而有效地減少太陽光在單晶硅片表面的反射損失是提高太陽電池轉換效率的一個重要方法。

為了有效地降低硅表面的反射，絨面制備是一個非常可行的工藝。理想的絨面為“金字塔”形，常用的制備方法為機械刻槽法和化學腐蝕法。機械刻槽利用V形刀在硅表面摩擦以形成規則的V形槽，從而形成規則的、反射率低的絨面。如果用單刀抓槽，雖然能得到優質的絨面，但是速度太慢，采用多刀同時抓槽又容易破壞硅片。化學腐蝕法可以在硅表面形成不規則的“金字塔”，但是“金字塔”的大小和形狀不易控制，使得化學腐蝕方法難以制得高質量的絨面。

近年來，磁場強度超過10T的超導強磁場的應用已受到人們的廣泛重視。強磁場因其強大的磁化作用，可以使得非鐵磁性物質也能顯示出內稟磁性，如水、塑料、木材等可在強磁場中懸浮。與普通磁場作用于宏觀的物體不同，強磁場能夠將高強度的磁能傳遞到物質的原子尺度，改變原子的排列、匹配和遷移等行為，從而對材料的組織和性能產生深遠的影響。在材料制備中，磁場能控制材料生長過程中的形態、大小、分布和取向等，從而影響材料的組織結構，最終獲得具有優良性能的新材料。通過強磁場的磁化效應來制備太陽能電池高效絨面的技術尚沒有出現。

發明內容：

本發明的目的是提供一種磁場下制備單晶硅太陽能電池絨面的方法，通過該方法可以在單晶硅片表面生長致密均勻的絨面，從而實現磁場下單晶硅太陽電池絨面的高效均勻產生。

本發明的技術方案如下：一種磁場下單晶硅太陽能電池高效絨面的制備方法，采用磁場下化學腐蝕的方法在單晶硅片表面生長致密均勻的絨面，該方法具有以下工藝步驟：

a.將單晶硅片放入配好反應液的絨面制備反應器中使其反應，同時將絨面制備反應器放置于磁場中，所述反應液的配比為：氫氧化鈉或氫氧化鉀質量百分數為0.05％～15％，乙醇或異丙醇的質量百分數為5％～30％，硅酸鈉的質量百分數為0.05％～3％；反應液的溫度保持在50℃～100℃。

b.磁場施加于單晶硅太陽能電池絨面制備的整個階段，磁場強度保持在10T以下，絨面制備時間10～45分鐘。

進一步地，所述的反應液配比為：氫氧化鈉質量百分數1％，乙醇質量百分數10％，硅酸鈉質量百分數0.1％，溶液溫度為80℃。

本發明將絨面制備反應器放置于磁場中，高純單晶硅片浸于電子純的氫氧化鈉或氫氧化鉀的堿性水溶液中，通過計算機精確控制加熱器使溶液維持在適宜的溫度，由于硅與氫氧根反應，因此硅片表面被腐蝕；同時，由于磁場強大的作用，適當的磁場強度可以有效控制氫氧根離子的運動方向，使得氫氧根快速均勻的向硅片表面運動，與硅片發生反應，同時低濃度的堿溶液也使硅片表面的氣泡迅速脫離硅片，從而實現了磁場下單晶硅太陽電池絨面的高效均勻產生。

將單晶硅太陽能電池絨面的制備過程置于強磁場中進行，利用強磁場對物質極強的磁化力、磁能作用以及對運動電荷的洛侖茲力，能增強反應物的活化和離解，促進硅原子、氫氧根等反應粒子之間的相互作用，使氫氧根離子迅速向硅片表面運動。在絨面制備過程中，“金字塔”擇優迅速均勻生長，影響并且控制單晶硅太陽電池絨面的生長過程。磁場下制備出的單晶硅太陽能電池絨面，絨面的質量得到了明顯改善，“金字塔”均勻致密，表面反射率降低，同時降低絨面的生長時間、提高絨面的生長速率，較低的表面反射率有效提高了太陽能電池的轉換效率。

附圖說明：

圖1為本發明的絨面制備反應器結構示意圖；

圖2為本發明的磁場產生裝置示意圖；

附圖標號說明：