[發(fā)明專利]一種降低硅片表面光反射率的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110021866.7
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN102157608A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉堯平;王燕;梅增霞;杜小龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;鮑俊萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種降低硅片表面反射率的方法。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在用于制備太陽能電池的材料越來越多，但是由于硅本身的良好的特性以及其在地球上豐富的儲(chǔ)量，硅基太陽能電池仍然是現(xiàn)在以及將來在清潔能源領(lǐng)域的主導(dǎo)。由于一般硅表面對于太陽光的反射很高，因此為了進(jìn)一步提高硅基太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，就必須對硅表面進(jìn)行處理，形成各種表面陷光結(jié)構(gòu)，從而降低其對太陽光的反射。

現(xiàn)在通常采取的方法是首先通過酸或者堿對硅表面進(jìn)行刻蝕，形成金字塔型結(jié)構(gòu)，然后再在表面鍍一層防反射膜(ARCs)，如SiO_X，TiO_X，ZnO，SiN_X，ITO等。但是這種方法要求硅片必須為單晶的Si(100)取向，不能在多晶硅以及非晶硅上使用，此外，在進(jìn)行鍍防反射膜層時(shí)一般需要涉及真空技術(shù)，這就增加了工藝的復(fù)雜性以及成本。而且通過該種方法處理后的硅片也只能在某些特定的波長范圍內(nèi)降低光反射率(反射率平均值為8％～15％)，并不能在整個(gè)光譜范圍內(nèi)都降低。如果需要再大范圍內(nèi)降低光反射率，則需要在硅表面鍍多層的防反射膜，這又進(jìn)一步增加了工藝的成本和復(fù)雜性。

目前有人通過激光方法或者等離子體刻蝕的方法在硅表面刻蝕后形成納米結(jié)構(gòu)，這種方法可以有效的降低硅表面對光的反射(Jpn.J.Appl.Phys.Part1.，2007，46，3333，Sol.Energy?Mater.Sol.Cells.，2010，942251)。但是該方法成本十分昂貴，而且加工的效率極低，不適于在工業(yè)上的應(yīng)用。

此外，目前有通過首先在硅表面沉積一層金屬顆粒(Ag，Au，Cu，Pt等)，然后再通過催化刻蝕的方法，將沉積有金屬顆粒的硅片浸入含有HF和H₂O₂的混合溶液中進(jìn)行刻蝕(Appl.Phys.Lett.，2006，88，203107)，通過該方法獲得的硅表面反射率在整個(gè)光譜區(qū)域都有明顯降低(反射率平均值為5％～10％)，但是該種方法仍然需要兩步完成，而且第一步中沉積金屬顆粒仍然需要涉及真空技術(shù)或者其他成本較高的技術(shù)，這同樣增加了工藝的成本和復(fù)雜性。

同時(shí)也有通過化學(xué)方法先在硅表面沉積一層金屬，然后在使用含有HF和H₂O₂的混合溶液中進(jìn)行刻蝕(Sol.Energy?Mater.Sol.Cells.，2006，90，100)，但是該方法仍然要使用兩步法，增加了工藝的復(fù)雜性。

據(jù)此，美國再生能源實(shí)驗(yàn)室采用新的方法，完全采用化學(xué)方法，在不涉及真空技術(shù)的情況下完成在硅表面的金屬沉積和刻蝕，獲得了反射率很低的黑硅(專利號(hào)：US20090236317A1)。但是該方法需要使用價(jià)格昂貴的HAuCl₄，同時(shí)還需要H₂O₂(氧化)和HF(刻蝕)的混合溶液共同輔助才能獲得反射率很低的黑硅。

此外還有一種技術(shù)是只使用廉價(jià)的Fe(NO₃)₃和HF的混合溶液在制備絨面結(jié)構(gòu)后的硅片上進(jìn)行刻蝕，在金字塔結(jié)構(gòu)上得到了多空硅結(jié)構(gòu)(專利公開號(hào)：CN101661972A)，反射率從15％左右降到5％以下，但是該方法也僅僅只能在單晶硅(100)上制備，而且必須再制備絨面結(jié)構(gòu)后，即必須在金字塔結(jié)構(gòu)上刻蝕才能獲得，這限制了其在其他晶體取向以及其他表面形貌的硅片上的應(yīng)用，同時(shí)也因?yàn)樾枰M(jìn)行兩種陷光結(jié)構(gòu)的制備而增加了工藝的成本和復(fù)雜度。

此外，也有通過AgNO₃和HF的混合溶液兩步法(加上HF和H₂O₂刻蝕)或者一步法對硅片進(jìn)行刻蝕進(jìn)而獲得硅納米線，這樣可以獲得反射率較低(10％以下)的硅表面(Opt.Express，2010，18(103)，A286，Jpn.J.Appl.Phys，2010，49，04DN02，Small，2005，No.11，1062)。但是該方法一般需要在硅表面進(jìn)行長時(shí)間刻蝕獲得長度較長的納米線后才能有效降低硅表面的反射率，因此，該方法不能在較薄的硅片上有效的降低反射。由于硅表面納米線的存在，對后期制備納米線太陽能電池時(shí)電極的制備存在很大的困難，不能使用現(xiàn)有的電極制備方式，一般納米線太陽能電池獲得的光電效率都很低，因此很難獲得高效的太陽能電池。

基于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，需要開發(fā)一種簡單廉價(jià)，同時(shí)不影響標(biāo)準(zhǔn)電池制備的有效降低硅表面反射率的方法，以期獲得高效的太陽能電池。

發(fā)明內(nèi)容