[發明專利]包含倒四棱錐絨面結構的多晶硅片及其應用

有效

• 申請號: 201710060545.5
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106653888B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 吳俊桃;趙燕;陳全勝;王燕;陳偉;劉堯平;徐鑫;杜小龍
• 申請（專利權）人: 北京普揚科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236;H01L31/18
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司11551
• 代理人: 張波濤,管瑩

技術領域

本發明涉及硅片的制絨結構及其應用，尤其涉及一種包含倒四棱錐絨面結構的多晶硅片及其在太陽能電池中的應用，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

硅基太陽能電池是工業界生產最為廣泛的太陽能電池，其中存在的重要的技術問題在于硅表面的反射率較高。為解決這個技術問題，將具有絨面結構的硅片應用到太陽能電池中是降低太陽能電池成本并進一步提高光電轉化效率的有效途徑之一，自1998年被發現以來，廣受研究者和工業界的重視。

常見的絨面結構，包括不規則的凸起、多孔硅表面以及金字塔和倒金字塔形狀表面的絨面結構。之前研究較熱的多孔硅表面絨面結構雖然具有極低的反射率，一般可以做到3％以下，但是由于其較大的比表面積在后續太陽能電池工藝很難匹配，從而導致太陽能電池效率低下。

另外，對于金字塔或倒金字塔結構的絨面結構，普遍認為倒金字塔結構的絨面結構性能更為優異。所謂倒金字塔結構即為棱邊邊長與底邊邊長相等的倒正四棱錐，即其高與底邊邊長的比為通常是由(100)面開始刻蝕，最終形成由(111)面圍落而成的倒金字塔結構，通過刻蝕作用隨機形成在硅片的表面，該結構能夠對太陽光進行三次反射，理論上反射率可以降低至5％～15％。

現有技術中的倒金字塔結構的多晶硅片絨面結構研究較多。

例如專利CN105047734A和CN105428434A獲得了多晶硅片上的倒金字塔結構，多晶硅硅片表面有若干個倒金字塔結構，每個倒金字塔結構在多晶硅硅片的表面顯示為方形開口，沿方形開口的四個邊分別向多晶硅片內部傾斜延伸，四個錐形平面連接形成倒金字塔結構的錐形；倒金字塔結構的方形開口的邊長為100-1000納米、垂直深度為50-800納米，其傾斜的錐形平面法線與多晶硅硅片上表面法線間的夾角為20-65度；在多晶硅硅片表面上，倒金字塔結構是隨機分布的，并相互之間有疊加。

然而由于倒金字塔結構的形狀是固定的，僅是尺寸不同而已，對太陽光的反射角度是固定的，對減反的作用以及硅片電池效率也很難有更進一步的提升；因此，現有技術中，需要提供能夠進一步提高硅片電池效率的絨面結構。

發明內容

本發明的第一方面是提供了一種包含倒四棱錐絨面結構的多晶硅片，所述硅片表面隨機分布有倒四棱錐組，所述倒四棱錐組包括一種或多種高與底邊邊長的比為0.7-6：1的倒四棱錐；所述倒四棱錐結構的開口方向與其對應的晶粒的取向一致，所述倒四棱錐的底部以下為錐形。

在目前現有技術中，對于具有倒四棱錐絨面結構的硅片來說，其均是典型的倒金字塔結構，即棱邊邊長與底邊邊長相等的倒正四棱錐，即其高與底邊邊長的比為通常是由(100)面開始刻蝕，最終形成由晶面族{111}的四個面圍落而成的倒金字塔結構。在實際獲得的具有倒金字塔絨面結構的硅片來說，倒四棱錐的高與底邊邊長的比一般在0.7-0.9：1之間。

在一個實施方案中，所述包含倒四棱錐絨面結構的多晶硅片，其表面隨機分布有倒四棱錐組，所述倒四棱錐組包括一種或多種高與底邊邊長的比為1.2-4.4：1的倒四棱錐；所述倒四棱錐選自下列倒四棱錐中的一種或多種：

1)一種高與底邊邊長的比為1.2-1.5：1之間的倒四棱錐；

2)和/或一種高與底邊邊長的比為1.9-2.3：1之間的倒四棱錐；

3)和/或一種高與底邊邊長的比為2.5-3.1：1之間的倒四棱錐；

4)和/或一種高與底邊邊長的比為3.2-3.7：1之間的倒四棱錐；

5)和/或一種高與底邊邊長的比為4.0-4.4：1之間的倒四棱錐。

在又一個具體地實施方案中，所述高與底邊邊長的比在1.2-1.5：1之間的倒四棱錐，其底邊邊長在100nm-600nm之間。

在又一個具體地實施方案中，所述高與底邊邊長的比在1.9-2.3：1之間的倒四棱錐，其底邊邊長在80nm-450nm之間。

在又一個具體地實施方案中，所述高與底邊邊長的比在2.5-3.1：1之間的倒四棱錐，其底邊邊長在80nm-500nm之間。

在又一個具體地實施方案中，所述高與底邊邊長的比在3.2-3.7：1之間的倒四棱錐，其底邊邊長在70nm-500nm之間。

在又一個具體地實施方案中，所述高與底邊邊長的比在4.0-4.4：1之間的倒四棱錐，其底邊邊長在80nm-550nm之間。

本發明的第二方面是提供一種所述包含倒四棱錐絨面結構的多晶硅片的制備方法，其包括：將多晶硅片放置于酸性制絨液中，在室溫下進行蝕刻，清洗去除金屬離子；去離子水清洗即得。