[發明專利]一種基于納米顆粒的光伏電池表面陷光結構的制造工藝

在審

• 申請號: 201611168608.0
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106601836A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王珺;郭群超;朱紅英;丁云飛;朱晨烜
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236;B82Y30/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 俞晨波

技術領域

本發明涉及太陽能光伏電池陷光結構的制造工藝領域，具體地說，特別涉及到一種基于納米顆粒的光伏電池表面陷光結構的制造工藝。

背景技術

目前現有晶硅電池的陷光結構主要有金字塔結構(絨面)和薄膜減反層兩種。絨面制備的主要方法有：機械制絨、化學腐蝕制絨、反應離子制絨等。光伏電池工業生產一般采用化學腐蝕法進行絨面制備。對于晶向規則的單晶硅片，使用KOH等堿性溶液進行各向異性腐蝕制絨；對于晶向雜亂的多晶硅片，使用HF和HNO₃等酸溶液進行各向同性制絨，或堿溶液進行各向異性制絨。

反應離子刻蝕方法是利用SF₆、O₂混合氣體在高頻電場下產生輝光放電，將氣體電離分解為等離子體，等離體在外加電場作用下高速撞擊硅片表面產生的物理化學反應，將硅片表面腐蝕掉，具有較高的縱向刻蝕速度。結合適當的掩模，反應離子刻蝕可達到較為理想的減反陷光結構。另一種表面陷光結構是在晶硅電池表面沉積氮化硅減反層。

目前表面陷光結構研究熱點，還有多孔硅制備，黑硅事實制備，以及激光刻槽等。

現有的表面陷光結構各自有自己的局限性。減反層只能針對某一狹窄波段的光波實現減反射作用，不能在硅電池吸收的太陽光譜波段(380-1000nm)實現。各向同性化學腐蝕制單晶硅表面得到的金字塔結構中，金字塔高度有限，不能達到理想的減反射效果。僅依靠延長腐蝕時間，無法實現增加金字塔絨面高度，進一步減小反射的效果。反應離子刻蝕法一般需要使用專門定制的掩模版進行刻蝕。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種基于納米顆粒的光伏電池表面陷光結構的制造工藝，提出將自組裝二氧化硅納米顆粒作為掩模版，并將該掩模版用于晶硅電池表面陷光結構的制作?？涛g后，在晶硅電池表面形成硅微米陣列，高度可達1～2微米，微米柱陣列具有良好的陷光效果。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

一種基于納米顆粒的光伏電池表面陷光結構的制造工藝，包括如下步驟：

1)采用二氧化硅制作自組裝掩模版，并將正酸乙酯和乙醇溶液混合，在自組裝掩模版制作出二氧化硅納米顆粒自組裝掩模版；

2)二氧化硅納米顆粒自組裝掩模版，對已經擴散好PN的硅片進行刻蝕，再在硅片的表面進行陷光結構的刻蝕，以制作硅微米柱陣列。

進一步的，所述二氧化硅納米顆的尺寸與正酸乙酯和乙醇溶液的配比、反應溫度和磁力攪拌器的轉速相關。

進一步的，所述陷光結構的形態與刻蝕的時間相關。

進一步的，所述刻蝕完成后，需通過HF與HNO₃的混合酸溶液對硅微米柱陣列進行修飾，將其表面的缺陷層腐蝕掉，并根據陷光結構設計需要延長或縮短混合酸溶液對微米柱陣列的修飾時間。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

1.本發明的陷光結構使用低成本自組裝二氧化硅顆粒作為反應離子刻蝕的掩模版，大大降低的掩模版造價。

2.反應離子刻蝕將在硅片及硅柱表面形成刻蝕后的晶硅缺陷，硅柱陣列具有龐大的表面積，這些表面缺陷將作為載流子復合中心，捕獲光生載流子，從而嚴重影響了光生電流。HF和HNO₃的混合酸液處理，將移除這些數量巨大的表面缺陷，使得光生電流得到明顯的改善。并且混合算處理還可以進一步修飾硅柱形狀，達到更為理想的陷光效果。

3.反應離子刻蝕是在硅片的PN結擴散好之后進行的，友誼效果如下：1、反應離子刻蝕的刻蝕深度可以準確控制；2、若先期進行硅柱刻蝕，再進行PN結擴散，此時硅表面積因硅柱的存在而成倍增加，PN結擴散的均勻性不宜控制，再次刻蝕后硅表面懸掛鍵激增，更容易成為陷阱捕獲雜質原子，增加復合中心。

附圖說明

圖1為本發明所述的二氧化硅納米顆粒自組裝掩模版的示意圖。

圖2為本發明所述的自組織掩模版對光伏電池進行表面刻蝕示意圖。

圖3a為本發明所述的硅柱陣列的結構示意圖。

圖3b為本發明所述的修飾后的硅柱陣列的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。

參見圖1、圖2、圖3a和圖3b，本發明所述的一種基于納米顆粒的光伏電池表面陷光結構的制造工藝，包括如下步驟：