[發明專利]一種晶體硅太陽電池表面織構化工藝

有效

• 申請號: 201310707244.9
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103647000A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 吳婧;龍巍;蔡蔚;林洪峰;趙秀生
• 申請（專利權）人: 天威新能源控股有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 謝敏

技術領域

本發明涉及晶體硅太陽電池領域，具體是一種晶體硅太陽電池表面織構化工藝。

背景技術

隨著光伏行業需求不斷增大和供給競爭日趨激烈，開發高轉換效率和可靠性、低成本的太陽電池已成為行業發展的必然趨勢。現階段晶硅太陽能行業內在原有p型多晶硅基礎上通過應用PERL、SE、EWT、MWT、IBC、HIT等新結構和n型單晶硅、微晶硅、非晶硅等新材料，已將太陽電池的轉化效率提高到24%以上；但隨之引入的對原材料和工藝流程的苛刻要求造成電池成本的不斷攀升，給產品的性價比以及市場競爭力帶來極大壓力。在轉化效率提升和成本增加之間如何取得最佳的平衡，是光伏行業所面臨的巨大挑戰。

為了減少晶體硅太陽電池的光學損失、提高轉換效率，表面織構化、雙層減反膜太陽電池、背面接觸太陽電池、雙面電池等新技術不斷被引入。其中表面織構化是一種被廣泛采用且有效的方法。常見的表面織構化技術可以在晶體硅表面形成各向異性的金字塔結構（堿處理）、各向同性的蠕蟲結構（酸處理）和倒金字塔結構（激光處理）等，它們不僅可以降低硅片的表面反射率，還可以在硅片內部形成光陷阱，從而提高短路電流，達到提升轉化效率的目的。

傳統的表面織構化技術形成的表面微觀結構（如PERL電池采用的倒金字塔結構以及近年來提出的蜂巢型結構）多為微米尺度，通過入射光在表面結構中的多次反射增加入射光的吸收，從而減少反射損失。理論計算表明，在表面微觀結構尺度遠大于入射光波長（太陽光譜能量集中區域約為380nm-800nm范圍）的情況下，入射光的反射損失與尺度無關。當表面微觀結構尺度位于與入射光波長可比擬的范圍內，由于光子與表面微觀結構的強烈相互作用，反射損失可大大降低。

微米尺度的表面織構化技術中，倒金字塔結構雖被證明具有最佳的減反效果，但其高昂的制備成本嚴重制約了它在大規模生產中的應用，目前該方法僅被實驗室采用；酸處理和堿處理雖采用濕化學法，成本較低，但其減反效果不佳，未能最大幅度減小入射光的反射損失。

納米尺度的表面織構化技術中由于飛秒激光器或等離子體源及腔室成本極高，雖可大幅降低入射光的反射損失，但同時也增加太陽電池的生產成本，并且在減少反射增加吸收的同時，這些技術對硅片表面會造成嚴重的損傷，在其表面和近表面區域產生大量缺陷，極大地增加了對光生載流子的復合作用，形成“死層”，降低電池的轉化效率。如果將這些技術應用于常規太陽電池工藝，為了提高電池效率，要求硅片襯底具有很高的少數載流子壽命和擴散長度（n型單晶硅片），電池的生產成本也會大大增加。

發明內容

本發明提供了一種晶體硅太陽電池表面織構化工藝，解決了傳統的太陽電池表面織構化工藝無法減少反射損失，導致電池轉化效率不高的問題。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種晶體硅太陽電池表面織構化工藝，包括以下步驟：

（1）采用濃度為2%~10%的NaOH溶液去除硅片表面的機械損傷層，反應時間為20~40秒；

（2）將濃度為0.001%~0.005%AgNO₃溶液和濃度為0.2~1%的HF溶液混合，混合之后的溶液沉積納米銀顆粒至硅片表面，反應時間為60~100秒；

（3）將濃度為10%~15%?HF溶液與濃度為2%~5%?H₂O₂溶液混合，混合之后的溶液與沉積有納米銀顆粒的硅片反應，在納米銀顆粒周圍的硅片上形成孔洞，反應時間為30~50秒；

（4）用濃HNO₃溶液去除硅片表面孔洞內殘留的納米銀顆粒，反應時間為100~150秒；

（5）用濃度為5%~10%的HF溶液去除硅片表面的氧化層，反應時間為10~20秒。

進一步地，所述步驟（1）中NaOH溶液的溫度為60~100℃。

進一步地，所述步驟（2）中AgNO₃溶液的濃度為0.001%~0.003%，HF溶液的濃度為0.5%~0.8%。

進一步地，所示步驟（3）中HF溶液的濃度為10%~13%，H₂O₂溶液的濃度為3%~4%。

進一步地，所述步驟（3）中形成的孔洞的直徑為50~100nm，深度為200~300nm。