[發明專利]一種硅表面納米多孔減反射結構的制備方法有效

申請號：	201110261035.7	申請日：	2011-09-05
公開（公告）號：	CN102330142A	公開（公告）日：	2012-01-25
發明（設計）人：	李美成;任霄峰;白帆;宋丹丹;姜冰	申請（專利權）人：	華北電力大學
主分類號：	C25F3/12	分類號：	C25F3/12;C25F3/14;C23F1/24;C23F1/02;B82Y40/00;B82Y30/00
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種表面納米多孔反射結構制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，涉及在太陽能電池結構中的一種硅表面納米多孔減反射結構的制備方法。具體涉及硅表面減反射陷光結構制備工藝的單步溶液法制備技術。

背景技術

降低成本和提高轉換效率是太陽電池研究的重點方向。硅太陽能電池由于原料來源廣泛，成本較低，占據著太陽能電池市場的主導地位。減少電池受光面上入射陽光的反射是提高太陽能電池的光電轉換效率的手段之一。通過貴金屬輔助刻蝕的方法在硅表面制備減反射結構能夠有效減少入射光的反射損失。通常情況下貴金屬輔助刻蝕一般分為兩步，首先利用電鍍、化學鍍、蒸鍍或自組裝等手段在硅片表面沉積一層納米級或亞微米級厚度的均勻分布、非連續的貴金屬粒子層，接著在含HF的溶液中刻蝕硅。這種技術雖然可重復性好，但由于貴金屬粒子層的沉積較為復雜，實際應用中還存在一些問題，因此，開發更為簡單、高效的貴金屬納米粒子催化刻蝕硅制備表面減反射陷光結構的技術具有現實的應用價值。

發明內容

本發明的目的是提出一種硅表面減反射結構的簡易制備方法，利用貴金屬納米粒子催化刻蝕的特性，采用單步溶液法(不需要提前在硅表面沉積貴金屬納米粒子)實現了硅表面納米多孔減反射結構的制備。

一種硅表面納米多孔減反射結構的制備方法，該方法包括如下步驟：

a.清洗硅片：

b.單步溶液法刻蝕：將清洗后的硅片直接浸入酸性刻蝕液中，刻蝕出硅表面納米多孔減反射結構，所述酸性刻蝕液為AgNO₃、HF、H₂O₂和水組成的混合溶液，其中AgNO₃的濃度為10^-4～5×10^-4mol/L，HF的濃度為1～2mol/L，H₂O₂的濃度為2.5～3mol/L，以保證腐蝕均勻性及減反射結構的減反射性能；

c.硅片后處理：將硅片用硝酸浸泡，去除殘留在硅表面的銀，然后用去離子水或超純水沖洗干凈，可觀察到表面有發黑現象，真空干燥。

步驟a所述清洗的方法通常為：在丙酮中超聲清洗，用去離子水或超純水沖洗；然后用CP-4A溶液清洗；再用氫氟酸溶液清洗，用去離子水或超純水沖洗，最后得到清潔的硅表面。所述氫氟酸溶液的濃度(質量分數)為7.3mol/L。

所述CP-4A溶液由HF溶液、HNO₃溶液、無水乙醇、H₂O按3∶5∶3∶22的體積比配制而成，其中，HNO₃溶液的質量分數為65％～68％，HF溶液的質量分數為40％。

步驟b中所述刻蝕時間為2～10min，以保證刻蝕效果。所述酸性刻蝕液處于水浴處理中，水浴溫度為20-30℃，優選25℃。

步驟c中所述硝酸的濃度為20wt％-40wt％，浸泡時間為25-35min，優選30min。

所述去離子水及超純水的電阻率在16MΩ·cm以上。

所述硅片為(100)或者(111)取向單晶硅片，(100)取向單晶硅片的電阻率在7～13Ω·cm，(111)取向單晶硅片的電阻率在8～13Ω·cm。

所述貴金屬納米粒子為銀粒子。

本發明的反應原理為：

貴金屬輔助化學刻蝕一般認為是一個電化學過程，當硅表面存在金屬納米粒子時，由于其電極電勢高于硅的電極電勢，這樣在金屬粒子與硅之間就形成了微型原電池，在每個金屬粒子附近會發生局部電化學反應，同時在銀和硅之間形成電流。其反應過程如下：

陰極(金屬表面)：H₂O₂+2H⁺→2H₂O+2h⁺

?????????????????2H⁺→H₂↑+2h⁺