[發明專利]一種晶體硅太陽能電池的絨面結構的制備方法

有效

• 申請號: 201610675488.7
• 申請日: 2016-08-16
• 公開（公告）號: CN106067488B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 鄒帥;王栩生;邢國強
• 申請（專利權）人: 蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236;H01L31/18
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙)32251
• 代理人: 陸金星

技術領域

本發明涉及一種晶體硅太陽能電池的絨面結構的制備方法，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

隨著太陽能電池組件的廣泛應用，光伏發電在新能源中越來越占有重要比例，獲得了飛速發展。目前商業化的太陽電池產品中，晶體硅（單晶和多晶）太陽電池的市場份額最大，一直保持85%以上的市場占有率。

目前，在太陽電池的生產工藝中，硅片表面的絨面結構可以有效地降低太陽電池的表面反射率，是影響太陽電池光電轉換效率的重要因素之一。為了在晶體硅太陽能電池表面獲得好的絨面結構，以達到較好的減反射效果，人們嘗試了許多方法，常用的包括機械刻槽法、激光刻蝕法、反應離子刻蝕法（RIE）、化學腐蝕法（即濕法腐蝕）等。其中，機械刻槽方法可以得到較低的表面反射率，但是該方法造成硅片表面的機械損傷比較嚴重，而且其成品率相對較低，故而在工業生產中使用較少。對于激光刻蝕法，是用激光制作不同的刻槽花樣，條紋狀和倒金字塔形狀的表面都已經被制作出來，其反射率可以低至8.3%，但是由其制得的電池的效率都比較低，不能有效地用于生產。RIE方法可以利用不同的模版來進行刻蝕，刻蝕一般是干法刻蝕，可以在硅片表面形成所謂的“黑硅”結構，其反射率可以低至7.9%，甚至可以達到4%，但是由于設備昂貴，生產成本較高，因此在工業成產中使用較少。而化學腐蝕法具有工藝簡單、廉價優質、和現有工藝好兼容等特點，成為了現有工業中使用最多的方法。

目前，采用濕法腐蝕的晶體硅太陽能電池的絨面結構一般呈微米級。目前的常規做法仍是進一步降低其表面反射率。發明專利申請WO2014120830(A1)公開了一種晶體硅納米絨面的制備方法，通過退火的方式來實現納米絨面形貌的控制，但是該方法工藝復雜，不利于工業化生產的需要。此外，現有技術中還出現了金屬離子腐蝕的方法，比如中國專利CN101573801B，具體包括如下步驟：(1) 將硅片放入含有氧化劑以及金屬鹽的氫氟酸溶液中，形成多孔質層結構；(2)然后用第一化學腐蝕液進行表面刻蝕；所述第一化學腐蝕液為氫氟酸和硝酸的混合溶液；(3)然后將上述硅片放入第二化學腐蝕液中進行浸漬，形成絨面結構；所述第二化學腐蝕液為堿液。其中，步驟(1)亦可以分成2步，即先將硅片放入含有金屬離子的溶液中浸泡，使硅片表面涂覆一層金屬納米顆粒，然后再用化學腐蝕液腐蝕硅片表面，形成多孔質層結構。

然而，實際應用中發現，上述方法存在如下問題：當溶液中的金屬離子的濃度較低時，附著的金屬納米顆粒大小不均，不同位置附著的密度差異也較大，從而導致制備的納米微結構大小不均，開口迥異，最終導致較低的電性能。

因此，開發一種新的晶體硅太陽能電池的絨面結構的制備方法，以保障絨面結構的穩定性和均勻性、并進一步提高電池片的光電轉化效率，顯然具有積極的現實意義。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種晶體硅太陽能電池的絨面結構的制備方法。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種晶體硅太陽能電池的絨面結構的制備方法，包括如下步驟：

(1) 將硅片放入含有金屬離子的溶液中浸泡，使硅片表面涂覆一層金屬納米顆粒；

(2) 使上述步驟(1)中硅片表面涂覆的金屬納米顆粒形成團簇；

(3) 用第一化學腐蝕液腐蝕硅片表面，形成多孔質層結構；

所述第一化學腐蝕液為HF和氧化劑的混合溶液；即可得到晶體硅太陽能電池的絨面結構。

上文中，所述步驟(2)中金屬納米顆粒團簇是指金屬納米顆粒團聚變大；通常情況下，使用的金屬納米顆粒大小為100 nm以下，團聚后形成50~500nm的金屬納米顆粒。

上述技術方案中，將步驟(1)中的溶液進行加熱，使硅片表面涂覆的金屬納米顆粒形成團簇；

或者，將步驟(1)中的表面涂覆有金屬納米顆粒的硅片置于惰性氣體氣氛中加熱使硅片表面涂覆的金屬納米顆粒形成團簇。

所述步驟(2)包含2種并列的方法，一是直接加熱含有金屬離子的溶液，使溶液溫度保持在50~1000℃，并持續5~500秒；優選的，使溶液溫度保持在500~800℃，并持續10~100秒；更優選的，使溶液溫度保持在550~650℃，并持續25~60秒。第二種方法是直接加熱硅片，即將硅片置于惰性氣體氣氛中加熱處理5~500秒，惰性氣體氣氛的溫度為50~1000℃；優選的，使惰性氣體氣氛的溫度保持在200~500℃，并持續10~100秒；更優選的，使惰性氣體氣氛的溫度保持在250~350℃，并持續25~60秒。所述惰性氣體氣氛可以是氬氣氣氛、氦氣氣氛等等。