[發明專利]一種多晶硅太陽電池絨面制作方法

無效

• 申請號: 200810218734.1
• 申請日: 2008-10-29
• 公開（公告）號: CN101404307A
• 公開（公告）日: 2009-04-08
• 發明（設計）人: 沈輝;王學孟;趙汝強
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司
• 代理人: 李海波

技術領域

本發明涉及一種多晶硅表面制絨的方法，具體地說是一種在多晶硅太陽電池表面制絨的方法。

技術背景

硅太陽電池利用p-n結的光生伏特效應實現光電轉換，已經成為新能源發展主流之一。2007年多晶硅太陽電池占世界太陽電池總產量的45.2％，處在穩步上升階段，困擾多晶硅電池的技術原因主要是晶界的存在和缺乏合適的表面制絨方法。表面減反射決定了太陽電池吸收入射光的比例，關系到電池最終光電轉換效率，對于目前占主流的晶體硅太陽電池，未經表面處理的反射率一般超過30％，經過堿液各向異性化學腐蝕形成表面微米級隨機金字塔結構絨面后單晶硅電池表面反射率可以降到10％，多晶硅電池由于表面晶粒的晶向差異，目前普遍采用的各向同性化學腐蝕只能將反射率降低到20％左右。

由于絨面對電池效率具有直接、明顯的作用，開發新的多晶硅表面制絨技術具有重要意義。這些技術首先要求能在多晶硅表面形成微米級且具有合適高寬比的凹凸結構，同時要求處理過程對硅片的電學性能沒有明顯的損害。最后應對生產要求，制絨技術還要做到在時間和成本上有較好控制，適合產業化。

發明內容

本發明的目的是提供一種多晶硅太陽電池絨面制作方法，采用該方法可以制作高性能多晶硅太陽電池絨面，并且具有產業化前景，使多晶硅電池在絨面的反射率達到甚至低于單晶硅的水平。

本發明的目的通過采取以下技術方案予以實現：

一種多晶硅太陽電池絨面制作方法，其特征在于，利用激光束在多晶硅片表面密集掃描，使掃描區域內的硅材料發生熔融、氣化和濺出反應，在多晶硅片表面形成微米級的凹凸結構，刻蝕后采用化學方法做表面清洗和去除損傷層。

作為本發明的進一步完善，采用功率1～1000W、波長1100～200nm的脈沖或連續激光束，在經過聚焦后達到微米量級直徑的光斑照射到硅片表面進行掃描。

作為本發明的進一步完善，根據多晶硅片和激光束的性能，選擇合適掃描刻蝕圖樣，在硅片表面密集刻蝕，形成均勻絨面。

作為本發明的一種實施方式，在多晶硅片表面所形成的微米級的凹凸結構的高寬比值達0.1～2。

作為本發明的一種實施方式，刻蝕后采用堿液、酸液或兩者配合，清洗硅片表面的殘渣，并腐蝕刻蝕區域表面的損傷層，以恢復正常的電學性能。

本發明制作絨面的主要手段是采用激光束刻蝕硅片表面，采用較大功率的脈沖或連續激光束，在經過聚焦(如激光束本身足夠細則不用聚焦)后達到微米量級直徑的光斑照射到硅片表面進行掃描，使照射區域的表面材料熔融，濺射甚至氣化，從而形成溝槽坑洞等密集的凹凸結構，即絨面。最后用化學方法去除激光刻蝕區域表面形成的雜質層(氧化物、氮化物等)和損傷層。入射光照射到太陽電池表面會發生反射，只有一定比例的光能進入電池內部被吸收轉化為電能，如果電池表面平整沒有絨面結構，入射光只存在一次反射，如圖1所示。而本發明方法制成的太陽電池表面可以具有高寬比達到1甚至更高的凹凸結構表面，光線入射到這樣的結構，會在結構表面多次反射，如圖2所示，每一次有一定比例的光進入到電池內部被吸收，從而提高了太陽電池吸收的光占入射光的比例，降低了電池表面光反射率，提高了太陽電池的光電轉換效率。

本發明方法的具體處理步驟是：

(1)清洗硅片表面雜質，避免雜質在激光刻蝕過程擴散；

(2)選擇合適的激光刻蝕圖樣，激光刻蝕的圖樣最簡單的是平行線或交叉線陣列，也可設計點陣，或其他圖樣，圖樣的尺寸要配合激光束的刻蝕寬度和深度，陣列周期在幾十到幾百微米；

(3)選擇合適的激光波長、光束模式、光斑大小、光束功率、脈沖頻率和掃描速度等激光參數方案，做好設置；

(4)將硅片固定在工作臺上，按預定的參數和圖樣利用激光束掃描做刻蝕；

(5)刻蝕后采用堿液、酸液或兩者配合，清洗硅片表面的殘渣，并腐蝕刻蝕區域表面的損傷層，之后便可進行太陽電池制作的其他工序。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果是：

本發明利用激光刻蝕，可以在多晶硅表面形成高寬比大于1的微米結構，激光刻蝕區域的表面反射率可降低到6％，經過化學處理后的表面反射率可以達到10％，在減反射效果上已經達到了單晶硅的水平。同時通過對樣品少子壽命的檢測，少子壽命的衰減可以控制到30％，符合電池制作的要求。與各向異性化學腐蝕方法相比，本發明方法對晶向無要求，同樣適用于單晶硅電池。

附圖說明

圖1為光線在沒有絨面結構的電池表面發生反射的示意圖；

圖2為光線在制有絨面結構的電池表面發生反射的示意圖；