[發(fā)明專利]一種微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)的多晶黑硅制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410652553.5
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104393114A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周洪彪;劉文峰;陸運章
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C30B33/10
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強;劉佳芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池器件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多晶硅前表面上微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)的多晶黑硅制備方法。

背景技術(shù)

多晶硅太陽能電池憑借成本、轉(zhuǎn)換效率以及電性能等綜合優(yōu)勢，在當前商業(yè)化的太陽能電池產(chǎn)品中已占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，多晶硅電池在轉(zhuǎn)換效率上與單晶硅電池存在1%左右的差距，其中，制絨后的多晶硅反射率遠遠高于制絨后的單晶硅是導(dǎo)致這一差距的重要因素。黑硅由于其在可見光范圍反射率極低，引起了光伏業(yè)界的廣泛關(guān)注。特別是將黑硅技術(shù)用于多晶硅時，對電池效率的提升效果較單晶硅電池更為明顯。

當前，黑硅太陽電池的主要研究方法有干法和濕法刻蝕。其中，干法刻蝕主要以反應(yīng)離子刻蝕（RIE）為代表，濕法刻蝕以金屬催化化學(xué)刻蝕為代表。從產(chǎn)業(yè)化利用的前景來看，金屬催化化學(xué)刻蝕技術(shù)與現(xiàn)有酸式制絨工藝兼容性好，成本較干法刻蝕更低，有利于推廣到工業(yè)化生產(chǎn)中。

目前，在已經(jīng)公開的黑硅材料制作技術(shù)中，采用金屬催化化學(xué)刻蝕法制備黑硅的專利，如CN?102051618?A、CN?102768951?A和CN?103578966?A，都是直接在沒有絨面結(jié)構(gòu)的硅片上進行刻蝕，獲得的絨面僅為單一的納米絨面，均沒有制備得到微納米復(fù)合的絨面結(jié)構(gòu)多晶黑硅，多晶硅片絨面表面積和減反效果有待提升；同時，絨面制備的反應(yīng)過程是在刻蝕溶液中一步進行的，反應(yīng)速度快，反應(yīng)過程不易控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)的多晶黑硅制備方法。該方法是將多晶硅片置入腐蝕溶液中，首先制備獲得具有微米絨面結(jié)構(gòu)的多晶硅片；然后將其置入金屬離子化合物溶液中在微米絨面上沉積金屬納米顆粒，接著將其置于刻蝕溶液中進行刻蝕獲得具有微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)的多晶硅片；清洗去除表面殘留的金屬顆粒后，最后將其置于堿性溶液進行微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)修正刻蝕，烘干獲得納米級類金字塔的微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)多晶黑硅。該方法不僅降低了表面反射率，提高了納米絨面制備的可控性，而且降低了將其制備成電池后載流子的表面復(fù)合。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)的多晶黑硅制備方法，具體包括以下步驟：

（1）將多晶硅片置入腐蝕溶液進行刻蝕30~300s后將其取出并進行清洗，制備獲得具有微米絨面結(jié)構(gòu)的多晶硅片；所述腐蝕溶液為氫氟酸和硝酸所組成的混合溶液，其中，氫氟酸的濃度為1~5?mol/L，硝酸的濃度為3~15?mol/L；

（2）將步驟（1）得到的多晶硅片置入氫氟酸和金屬離子的混合溶液中，放置時間為15~120s后取出，得到在微米絨面上吸附有金屬納米顆粒的多晶硅片；所述氫氟酸濃度為1~10?mol/L；所述金屬離子為具有催化活性作用的金屬離子，其中金屬離子的濃度為0.003~0.03?mol/L；

（3）將步驟（2）得到的多晶硅片置入刻蝕溶液中，刻蝕時間為1~5min后取出，獲得具有微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)的多晶硅片；所述刻蝕溶液為氫氟酸和雙氧水，其中氫氟酸的濃度為1~10?mol/L，雙氧水的濃度為0.1~1.0?mol/L；

（4）將步驟（3）得到的多晶硅片置入清洗溶液中，去除表面殘留的金屬顆粒；所述的清洗溶液為氧化性酸液；

（5）將步驟（4）得到的多晶硅片置入堿性溶液中，堿性溶液濃度為0.005~0.05?mol/L，修正刻蝕時間為1~5min后取出并進行清洗，烘干獲得納米級類金字塔結(jié)構(gòu)的微納復(fù)合絨面結(jié)構(gòu)多晶黑硅。

其中步驟（1）中，所述的多晶硅片為p型或n型硅片。

步驟（2）中，所述的氫氟酸濃度優(yōu)選為4~10?mol/L。

步驟（2）中，所述的金屬離子優(yōu)選為金、銀、銅、鐵、鋅、鎳、錫中一種。

步驟（3）中，所述的刻蝕溶液為氫氟酸和雙氧水，其中氫氟酸的濃度優(yōu)選為4~10?mol/L，雙氧水的濃度優(yōu)選為0.4~1.0?mol/L。

步驟（4）中，所述的清洗溶液優(yōu)選為硝酸、濃硫酸或鹽酸。

步驟（5）中，所述堿性溶液優(yōu)選為氫氧化鉀溶液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1、??本發(fā)明首先將多晶硅片置入氫氟酸和硝酸所組成的腐蝕溶液，制備獲得具有微米絨面結(jié)構(gòu)，不僅增加了多晶硅片表面積去，而且去除了原始多晶硅片表面的損傷層，有利于后續(xù)金屬顆粒在硅片表面催化腐蝕。

2、??本發(fā)明采用先在在微米絨面上沉積金屬納米顆粒，通過控制金屬納米顆粒的大小和分布，再置于刻蝕溶液中進行刻蝕，有利于控制微米絨面中納米絨面的結(jié)構(gòu)形貌。