[實用新型]用于太陽能電池的硅片

有效

• 申請號: 201420441064.0
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN204311157U
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 劉堯平;王燕;楊麗霞;梅增霞;陳偉;梁會力;庫茲涅佐夫·安德烈;杜小龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C30B33/10
• 分類號: C30B33/10;H01L31/18;H01L31/0236
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 范曉斌;郭海彬

技術領域

本實用新型涉及太陽能電池技術領域，具體而言，尤其是涉及一種用于太陽能電池的硅片。

背景技術

隨著人類社會的發展和進步，對能源需求不斷增加，并且隨著不可再生能源的衰竭，人們對可再生能源特別是太陽能的依賴性越來越強。其中，太陽能電池已經逐漸走入大眾的日常生活中。在光伏產業中，如何實現太陽能電池轉換效率的提高和成本的降低一直是研究的重點問題，而提高太陽能電池轉換效率的一個重要手段就是降低太陽光在硅片表面的反射。為了減少反射損失，通常對硅片表面進行制絨或在電池表面沉積減反射膜，其中，采用硅片表面制絨的方法備受青睞。

目前，太陽能電池單晶硅片制絨是一種比較成熟的方法，傳統的單晶硅或準單晶的制絨工藝一般是采用堿液(如氫氧化鈉)及制絨添加劑作為制絨液制作絨面。堿性制絨的原理是利用堿溶液對單晶硅或準單晶的各向異性腐蝕，堿溶液對硅片表面具有不同的腐蝕速率，如對(111)晶面腐蝕較慢，而對(100)晶面腐蝕較快。當采用堿溶液對硅片表面進行腐蝕時，由于各項異性腐蝕特性，會在硅表面形成隨機結構。隨機金字塔結構能夠對太陽光進行兩次反射，一般反射率在10％左右。

為了使太陽光在硅片表面進行多次反射，進而提高太陽能電池對光的吸收，提高電池效率，同樣可以采用堿制絨的工藝制備倒金字塔結構。倒金字塔結構能夠對太陽光進行三次反射，反射率可以降低至5％左右。然而該堿液制絨工藝與制備隨機金字塔結構的不同之處在于需要制備掩膜層，即需要高溫氧化、制備刻蝕掩膜、高溫刻蝕等多步復雜的工藝步驟，從而限制了其大范圍的應用。

鑒于以上存在的問題，為了減少入射光在硅片表面的反射率，提高太陽能電池對光的吸收以及太陽能電池的轉換效率，迫切需要出現一種新的用于太陽能電池的硅片。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在提供一種用于太陽能電池的硅片。該硅片具有微米尺寸的倒金字塔狀凹坑結構的制絨表面。

根據本實用新型的一個方面，提高了一種用于太陽能電池的硅片，具有制絨表面，制絨表面具有由多個倒金字塔形狀的凹坑，凹坑的底部呈圓滑狀。

進一步地，凹坑的開口為四邊形。

進一步地，四邊形的邊長為1～10μm，凹坑的深度為1～10μm。

進一步地，凹坑的開口為正方形。

進一步地，制絨表面的平均反射率為5％～15％。

進一步地，制絨表面上凹坑的分布密度為10⁶～10⁸個/cm²。

進一步地，倒金字塔形狀凹坑存在于硅片的單個表面或者兩個表面。

應用本實用新型的技術方案，通過控制酸性制絨液中銅離子鹽、氫氟酸以及氧化劑的濃度、刻蝕溫度和時間，進而控制制絨表面上倒金字塔狀結構的形貌和深度。采用該酸性制絨方法能夠在較低溫度和較短的時間內在硅片表面上獲得獨立、完整、緊密排布的微米尺寸的倒金字塔狀結構。由于硅片上制絨表面的存在，可使得入射光在制絨表面多次反射和折射，從而改變了入射光在硅片中的前進方向，延長了光程，減少了入射光在硅片表面的反射，使其反射率降至5％～15％。可見，本實用新型完全擯棄了現有技術中堿制絨時需制備復雜掩膜層及光刻等工藝，只需將硅片浸入到酸性制絨液中就能夠一步獲得倒金字塔狀結構。其中，由于不需要掩膜刻蝕，可以根據需求在硅片的一面上或者雙面上形成倒金字塔狀凹坑結構。本實用新型的酸性制絨方法，簡化了操作工藝，方便且應用廣泛，同時使用廉價銅而非昂貴的金或銀，降低了成本。

本實用新型獲得的制絨表面為具有倒金字塔結構的凹坑，即凹坑呈倒金字塔結構。由于金屬納米顆粒的刻蝕，倒金字塔的底部呈圓滑狀，這就省去了在異質結太陽能電池(HIT)中需要進行的圓滑刻蝕工藝，可以直接沉積非晶硅層制備HIT太陽能電池。并且由于底部圓滑結構的存在，在制備太陽能電池電極的時候，金屬電極材料非常容易對該結構進行填充，有利于增加接觸面積，從而可以有效地降低接觸電阻，進而增加電池的轉換效率。此外，雙面制備倒金字塔凹坑非常有利于制備HIT這樣的對稱結構電池。并且底部圓滑的凹坑狀倒金字塔結構不局限于HIT以及常規擴散電池的制備中應用，在其他需要使用硅襯底的太陽能電池中以及光電子器件中均可以應用。

根據下文結合附圖對本實用新型具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本實用新型的上述以及其他目的、優點和特征。

附圖說明