[發(fā)明專利]一種單晶硅表面蜂巢狀結(jié)構(gòu)及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710213203.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN106997915A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲天;吳兢;杜歡;王蘭芳;趙興國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇輝倫太陽能科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/0236;B82Y40/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單晶硅表面蜂巢狀結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

相對(duì)于傳統(tǒng)制絨，其單晶硅表面結(jié)構(gòu)均為微米級(jí)蠕蟲狀結(jié)構(gòu)，反射率控制在24%左右，具有很大的提升空間；黑硅技術(shù)發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)90年代末，哈佛大學(xué)Eric Mazur教授等[Applied Physics Letters，1998，73(12)：1673~1675]使用飛秒激光技術(shù)獲得了對(duì)近紫外至近紅外波段的光(0.25～2.5μm)幾乎全部吸收的黑硅。目前光伏技術(shù)中制備的“黑硅”，具有良好的陷光作用，能夠顯著降低硅片表面的反射率，被認(rèn)為是可以有效提高太陽能電池轉(zhuǎn)化效率的結(jié)構(gòu)。目前有許多不同的方法制備出黑硅，如飛秒激光脈沖法、等離子體刻蝕法及金屬離子輔助刻蝕法等；因初步制備的黑硅結(jié)構(gòu)并且反射率可以做的很低。但這種原始的黑硅納米陷光結(jié)構(gòu)通常具有結(jié)構(gòu)較小、密、深且缺陷多，目前的技術(shù)均會(huì)對(duì)原始黑硅結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的方法目前大多為使用堿處理，處理后的硅片結(jié)構(gòu)多為孔狀或是倒金字塔結(jié)構(gòu)。

單晶硅表面蜂巢狀結(jié)構(gòu)為使用一種充分利用酸堿腐蝕特性的濕化學(xué)方法制成，利用各項(xiàng)同性和各向異性的雙重特點(diǎn)，可以將不同納米結(jié)構(gòu)的黑硅通過氧化腐蝕成具有規(guī)則的蜂巢狀結(jié)構(gòu)的納米絨面結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是單晶黑硅表面重構(gòu)的結(jié)構(gòu)為蜂巢狀結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)相比孔狀或倒金字塔結(jié)構(gòu)的陷光效果更優(yōu)，光在蜂巢狀結(jié)構(gòu)中的反射次數(shù)更多，且此大小的結(jié)構(gòu)，可以更好的保證黑硅低反射率的特性且結(jié)構(gòu)中每個(gè)面均能更好的覆蓋鈍化膜，產(chǎn)生更優(yōu)異的鈍化效果，從而改善了單晶太陽電池的電性能，有效提升了電池的轉(zhuǎn)化效率。且工藝簡單，可實(shí)現(xiàn)大面積批量生產(chǎn)，擁有很廣泛的應(yīng)用市場。

因此，如何增加硅片表面光的吸收，同時(shí)不增加其表面復(fù)合，能夠提高太陽電池轉(zhuǎn)化效率，且方法便捷可行可產(chǎn)業(yè)化，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種單晶硅表面蜂巢狀結(jié)構(gòu)及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種單晶硅表面蜂巢狀結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

S1、將單晶硅硅片置于溶液A中進(jìn)行清洗，去除單晶硅硅片表面機(jī)械損傷層；

所述溶液A包括KOH或NaOH、制絨添加劑及DI純水，其中KOH或NaOH 物質(zhì)的量濃度為5mol/L~25mol/L，制絨添加劑體積百分比為0.5%~5%、余量為DI純水；

S2、將清洗好的單晶硅硅片進(jìn)行黑硅制備，采用金屬離子輔助刻蝕法或使用飛秒激光脈沖法或反應(yīng)離子刻蝕法進(jìn)行，制備成黑硅硅片；

S3、將制備好的黑硅硅片進(jìn)行浸洗，去除殘留金屬顆粒；

S4、將清洗后的黑硅硅片置于溶液C中進(jìn)行結(jié)構(gòu)重構(gòu)，再將重構(gòu)后的黑硅硅片置于溶液D中進(jìn)行處理，即可在單晶硅硅片表面制得蜂巢狀結(jié)構(gòu)；

所述S4中溶液C按照體積百分比濃度包括：HF2%~8%、HNO₃20%~48%、H₂O₂0%~4%、余量為DI純水，反應(yīng)溫度為5℃~12℃，反應(yīng)時(shí)間為50s~500s。

進(jìn)一步的，所述S1中將單晶硅硅片置于溶液A中清洗的反應(yīng)溫度為78℃~82℃，反應(yīng)時(shí)間為15~20min。

進(jìn)一步的，所述S2中金屬離子輔助刻蝕法：將去除損傷層后的多晶硅硅片置于HF、H₂O₂、AgNO₃、Cu(NO₃)₂ 及DI純水的混合溶液中，其中：HF體積百分比為 0.3%~5%、H₂O₂ 體積百分比為0%~4%、固體AgNO₃物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L~2mol/L，固體Cu(NO₃)₂物質(zhì)的量濃度為0mol/L~3mol/L、余量為DI純水，使用此混合溶液中進(jìn)行初步腐蝕，反應(yīng)溫度為8℃~30℃，反應(yīng)時(shí)間為10~300s，再將初步腐蝕后的多晶硅硅片置于按照體積百分比濃度包括HF2%~8%、H₂O₂1%~5%、DI純水87%~97%的混合溶液中進(jìn)行深度腐蝕，反應(yīng)溫度為8℃~60℃，反應(yīng)時(shí)間為10s~500s，得到黑硅硅片。