[發明專利]一種單晶硅太陽能電池絨面的制備方法

無效

• 申請號: 201110092542.2
• 申請日: 2011-04-13
• 公開（公告）號: CN102185032A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 王飛;金成剛;吳雪梅;諸葛蘭劍;吳明智;王巖巖;俞友明
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C30B33/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒;陸金星

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池絨面的制備方法，具體涉及一種單晶硅太陽能電池絨面的制備方法。

背景技術

能源缺乏、全球氣候變暖以及環境污染的日益嚴重，促進了可再生能源的快速發展，而太陽能具有清潔、無污染，取之不盡用之不竭等突出優點，成為未來理想能源之一。目前太陽能電池中占主要地位的是單晶硅和多晶硅太陽能電池。

在太陽能電池的研究中，優化電池的結構，提高其轉換效率一直是人們研究的熱點。表面織構化（制作絨面）是提高電池轉換效率的重要手段。經過拋光的硅片，表面對陽光的反射率超過30%，如果不對表面進行處理，損失將很嚴重。而經過織構處理后，表面變得粗糙，光線可在表面經歷多次反射，將光線反射損失減小到10%左右，從而增加了光的吸收率，提高了電池的效率。

傳統的太陽能電池絨面結構主要是金字塔結構，其能較好的降低硅片的反射率，因而得到了廣泛應用。該太陽能電池絨面的制備方法是濕化學腐蝕技術，主要有酸性溶液和堿性溶液兩種基本的腐蝕體系。該方法具有低成本、高可靠性、高產能及優越的刻蝕選擇比等優點，但仍然存在以下缺點：1）需大量使用較高成本的反應溶液及去離子水；2）濕法腐蝕剝蝕硅的厚度一般達到微米量級，不適合在薄膜電池中使用；3）化學藥品處理時操作人員面臨很大的安全問題；4）氣泡形成及化學腐蝕液無法完全與晶圓表面接觸所造成的不完全及不均勻的腐蝕；5）會產生大量的廢氣及潛在的爆炸性。

目前，出現了新的太陽能電池絨面結構，如文獻Silicon?nanowire?solar?cells,?Appl.Phys.Lett.91,233117(2007)公開了一種太陽能電池柱狀絨面結構，該柱體的平均直徑在納米量級，分布均勻且垂直于Si片表面，形成納米柱狀結構，使光線反射損失減小了一到兩個數量級。其制備方法是vapour-liquid-solid(VLS)生長法，該制備方法步驟繁多，操作復雜，且危險性較高。

另一方面，等離子體刻蝕技術已經得到了廣泛應用，其工作原理是采用高頻輝光放電反應，使反應氣體激活為活性粒子，如原子或游離基，這些活性離子擴散到需要刻蝕的部位，與被刻蝕材料進行反應，形成揮發性生成物而被去除，從而達到刻蝕的目的。等離子刻蝕的優點是：橫向腐蝕小、鉆蝕小，無化學廢液，分辨率高，操作安全、簡便，處理過程未引入污染，易于實現自動化，表面損傷小等。雙頻容性耦合等離子體（Dual-frequency?Capacitively?Coupled?Plasma,?DF-CCP）是通過分別施加在上、下兩個極板上的高、低射頻功率源共同激發產生的，其中高頻源主要用來控制等離子體的密度，低頻源則主要是用來控制離子在鞘層中的運動特征，也就是說，低頻電源主要是用來控制到達基片表面的離子能量，從而實現了離子通量和能量的獨立調控，改善了等離子體的可控性，拓寬了基片刻蝕的工藝窗口。要實現各向異性刻蝕，還需要對轟擊到基片上的離子能量與角度實現有效的控制，而雙頻CCP中的低頻電源正是通過改變離子在鞘層區的運動特性來實現對其能量與角度的有效控制。由于高頻源對離子能量控制能力有限，因此增加一個低頻電源就會給放電裝置提供額外的靈活性，利用高頻和低頻兩個電源同時驅動，可以獨立地控制離子通量和轟擊到基片上的離子能量。通過調節施加在高頻電源上的電壓，可以控制等離子體密度進而控制入射到鞘層上的離子通量，通過調節施加在低頻源上的電壓，則可以對離子的能量進行有效的控制。而且容性耦合放電無需外加磁場的輔助，裝置的結構簡單，成本相對較低。DF-CCP其可以產生大面積均勻的等離子體，通過調節高低頻電源的放電參數可以有效地控制等離子體密度，能量和角度分布。

然而，目前等離子體刻蝕技術雖然也可以用來制備太陽能電池的絨面結構，但由于其制備的絨面結構通常在納米級別，因此目前僅僅應用于硅薄膜太陽能電池中。

發明內容

本發明目的是提供一種單晶硅太陽能電池絨面的制備方法，以獲得納米柱狀的絨面結構。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種單晶硅太陽能電池絨面的制備方法，包括如下步驟：

(1)?硅片的清洗：先用堿性過氧化氫溶液清洗，然后用去離子水清洗，接著用酸性過氧化氫溶液清洗，再用去離子水清洗；

(2)?將清洗好的硅片放入雙頻容性耦合等離子體設備中進行刻蝕，得到納米柱狀的絨面結構；

(3)?冷卻，取出硅片；