[發(fā)明專利]一種太陽電池用單晶硅片表面改性方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210136396.3
• 申請日: 2012-05-05
• 公開（公告）號: CN102646758A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊培志;李學(xué)銘;廖承菌;廖華
• 申請（專利權(quán)）人: 云南師范大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務(wù)所 53112
• 代理人: 鄧麗春;程韻波

技術(shù)領(lǐng)域：?

本發(fā)明涉及太陽電池材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽電池用單晶硅片表面改性方法。

背景技術(shù)：?

高效率、低成本一直是光伏產(chǎn)業(yè)追求的目標(biāo)。對硅基太陽電池而言，光學(xué)損失是阻礙太陽電池效率提高的重要障礙之一，為減小太陽電池表面對光的反射主要有兩條途徑：一是制作減反射薄膜，二是用稀釋的NaOH溶液作為選擇性腐蝕劑進行硅的表面織構(gòu)。這兩項技術(shù)曾對單晶硅太陽電池發(fā)展做出了重要的貢獻，并延用至今。但不可否認的是，以上兩項技術(shù)仍存在一些缺點：減反射膜憑借光的相消干涉僅作用于特定波長，且對入射光角度敏感，因而未能充分吸收太陽光譜，若要充分吸收太陽光譜需要制作多層減反射膜，則導(dǎo)致工藝復(fù)雜、成本提高；用稀釋的NaOH溶液作為選擇性腐蝕劑對硅表面織構(gòu)在操作時需要更加小心，這樣的表面會更有效的吸收所有波長的光，包括不希望吸收的那些光子能量不足以產(chǎn)生電子空穴對的紅處輻射，因而往往使電池溫度升高，降低太陽電池的輸出功率。為克服以上不足，有必要探索一種適用于太陽電池的單晶硅片表面改性方法。

發(fā)明內(nèi)容：?

為了克服減反射膜工藝和表面織構(gòu)工藝的不足，本發(fā)明提供了一種太陽電池用單晶硅片表面改性方法，用于制備對太陽光譜具有選擇性吸收的單晶硅片。

為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：將單晶硅片置于腐蝕溶液中，然后向其中加入具有催化活性的金屬離子化合物，同時控制反應(yīng)的溫度和時間，通過離子催化作用對單晶硅片進行表面改性，獲得對太陽光譜具有選擇性吸收的單晶硅片。?

所述的腐蝕液中添加的金屬離子化合物就指硝酸銀；?

所述的離子刻蝕反應(yīng)的溫度為10～50攝氏度；

所述的離子刻蝕反應(yīng)時間為25～40分鐘；

所述的腐蝕溶液為濃硝酸，氫氟酸，去離子水所組成的混合溶液，濃硝酸的質(zhì)量百分濃度為60～70%，其中氫氟酸的重量百分濃度為25～35%，濃硝酸/氫氟酸/去離子水的混合體積比為1:1:1.5～1:1.5:2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：?

1.?單晶硅片經(jīng)表面改性后，對能量大于晶體硅禁帶寬度光子的能更有效的吸收，同時對能量小于晶體硅禁帶光子產(chǎn)生更有效的反射；經(jīng)表面改性的單晶硅片對波長在350?nm～1000nm內(nèi)的平均反射率低至9%以下，對波長在1100nm～2500nm內(nèi)的平均反射率高達56%以上。

2.經(jīng)本發(fā)明改性后單晶硅片，表面呈黑色，色澤均勻；?

3.本發(fā)明能對產(chǎn)業(yè)化太陽電池用單晶硅片進行表面改性，同時該工藝能與產(chǎn)業(yè)化太陽電池生產(chǎn)工藝相匹配，具有明確的產(chǎn)業(yè)化前景。

附圖說明：

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明所制樣品的光反射率圖。?

具體實施方式：?

實施例1

按濃硝酸/氫氟酸/冰醋酸的體積比為5:1:1配置100毫升溶液，將未拋光的單晶硅片放入其中，120秒后取出硅片，沖洗干凈，獲得拋光硅片；配制500毫升腐蝕溶液，其中氫氧化鈉的質(zhì)量百分濃度為2%，硅酸鈉的質(zhì)量百分濃度為3%，異丙醇的體積百分濃度為6.5%，將已拋光硅片放入其中，在78～82攝氏度條件下腐蝕30分鐘，獲得金字塔絨面單晶硅片；按濃硝酸和氫氟酸的體積比為1:1～1.5配置100毫升溶液，隨即加入0.031毫摩爾硝酸銀，攪拌10～60秒，將絨面單晶硅片放入其中，在常溫下反應(yīng)25～40分鐘后取出硅片，沖洗干凈，然后將硅片放入按濃硝酸與去離子水的體積比為1:2～4的混合溶液中，1～3分鐘后取出，沖洗干凈，自然晾干即可。圖1中的樣品1是該樣品的反射率曲線，該樣品對350～1000nm內(nèi)的波長的平均反射率低達8.81%，對1100～2500nm內(nèi)的波長的平均反射率高達58.04%。由于樣品1對可見光的有效吸收，采用樣品1的太陽電池效率有望得到提升，另一方面，樣品1對近紅外的高反射有利于太陽電池在實際工況下獲得較高的功率出輸。

實施例2

按濃硝酸和氫氟酸的體積比為1:1～1.5配置100毫升溶液，隨即加入0.032毫摩爾硝酸銀，攪拌10～60秒，將未拋光的單晶硅片放入其中，在常溫下反應(yīng)25～40分鐘后取出硅片，沖洗干凈，然后將硅片放入按濃硝酸與去離子水的體積比為1:2～4的混合溶液中，1～3分鐘后取出，沖洗干凈，自然晾干即可。圖1中的樣品2是該樣品的反射率曲線，該樣品對350～1000nm內(nèi)的波長的平均反射率低達8.96%，對1100～2500nm內(nèi)的波長的平均反射率高達56.61%。值得注意的是，樣品2與樣品1相比選擇性吸收性能略微下降，但樣品2采用的制備方法要簡單得多，更有利于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。