[發(fā)明專利]一種用于太陽能電池的多晶硅片及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711107387.0
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107895744A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 吳俊桃;劉堯平;陳偉;陳全勝;趙燕;王燕;杜小龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236
• 代理公司: 北京智匯東方知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11391
• 代理人: 康正德,薛峰

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能電池制備技術領域，特別是涉及一種用于太陽能電池的多晶硅片及其制備方法。

背景技術

太陽能光伏發(fā)電是清潔可再生能源中備受青睞的能源，而晶硅太陽電池是利用太陽能的有效方式之一，晶硅電池在全球光伏市場始終占據(jù)著80％以上的份額，其中，多晶連續(xù)多年成為晶硅產(chǎn)品的主流。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，降低生產(chǎn)成本、提高轉換效率一直是大家關心的問題，近年來，由于金剛線切割技術的出現(xiàn)，使得硅片單片成本降低0.4-0.6元，逐漸成為主流的切片技術。但是金剛線切片技術在多晶方面的推廣遇到了極大地阻礙，這是由于表面非晶硅的存在阻擋了HF/HNO₃體系的有效制絨，而在單晶方面金剛線切割技術已經(jīng)實現(xiàn)了全面推廣。

對于傳統(tǒng)的砂漿切割多晶硅片，通常采用HF/HNO₃混合溶液通過各項同性刻蝕在硅片表面形成微米尺寸的淺凹坑結構來對硅片表面進行織構，然而其對光的反射在20％以上。隨著光伏行業(yè)的深入發(fā)展，一種新的切割技術-金剛線切割技術，由于其生產(chǎn)成本低、切割速度快、對硅片損傷小等各種優(yōu)點已經(jīng)成功運用于單晶硅片，逐漸取代砂漿切割技術并成為主流切割技術。然而，遺憾的是金剛線切割技術并不能很好的應用與多晶硅片，原因在于金剛線切割多晶硅片其表面存在一層非晶硅層，阻礙了濕法刻蝕對多晶硅片表面的織構，使其對光的反射在30％以上。

倒金字塔結構具有優(yōu)異的減反射性能，大約有40％的入射光將進行三次反射，可以將反射率降低至5％，而且其結構大小與正金字塔尺寸相當，不會引起復合的增加，鑒于優(yōu)異的陷光能力以及良好的結構特性，使得倒金字塔結構被廣泛應用于高效晶硅太陽能電池的研究中。但是，到目前為止還沒有可以產(chǎn)業(yè)化的倒金字塔制絨工藝，現(xiàn)存的制絨工藝都比較復雜，需要用到光刻、掩模、激光等技術，不適于低成本大規(guī)模的生產(chǎn)。

鑒于以上存在的問題，為了降低成本，增加金剛線切割多晶硅片對太陽光的利用，提高金剛線切割多晶硅電池的轉換效率，推動金剛線切割技術的發(fā)展，亟需一種新的用于太陽能電池的金剛線切割多晶硅片。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是要提供一種用于太陽能電池的多晶硅片，該多晶硅片晶花明顯，具有由一系列微米尺寸的類倒金字塔結構構成的制絨表面，其反射率小于20％。

本發(fā)明的另一個目的是要提供一種用于太陽能電池的多晶硅片的制備方法，其工藝簡單，適于低成本大規(guī)模的生產(chǎn)。

特別地，本發(fā)明提供了一種用于太陽能電池的多晶硅片，具有制絨表面，所述制絨表面是由一系列獨立、緊密排布、具有微米尺寸的類倒金字塔結構構成的絨面結構，其中，對于多晶硅片的不同晶粒，所述類倒金字塔結構的開口方向不同。

可選地，所述多晶硅片的制絨表面是由酸性制絨液中刻蝕制得，所述酸性制絨液中含有氧化劑，所述氧化劑用于使得硅表面上形成的過量銅納米顆粒被氧化形成Cu²⁺進而避免在硅片表面形成致密銅膜阻礙刻蝕的進行。

可選地，所述類倒金字塔結構的開口方向與其對應的晶粒的取向一致。

可選地，所述類倒金字塔結構的開口形狀包括三角形、四邊形或六邊形；所述多晶硅片具有第一晶向、第二晶向、第三晶向及第四晶向；

對于所述多晶硅片的第二晶向的晶粒，所述類倒金字塔結構的開口為三角形；對于所述多晶硅片的第三晶向、第四晶向的晶粒，所述類倒金字塔結構的開口為四邊形；對于所述多晶硅片的第一晶向的晶粒，所述類倒金字塔結構的開口為六邊形。

可選地，所述制絨表面的平均反射率小于20％；

可選地，所述制絨表面的平均反射率為5％-20％。

可選地，所述類倒金字塔結構的開口邊長為1～10μm，結構深度為1～10μm。

本發(fā)明還提供了一種用于太陽能電池的多晶硅片的制備方法，通過將清洗后的硅片浸泡至酸性制絨液中刻蝕獲得；其中，所述酸性制絨液包括銅離子源、氟離子源以及能夠將銅氧化為銅離子的氧化劑。

可選地，所述銅離子源用于提供濃度為0.1～30.0mmol/L的銅離子，氟離子源用于提供濃度為0.4～11.0mol/L的氟離子，氧化劑的濃度為0.1～5.0mol/L。

可選地，所述銅離子源為氯化銅、硫酸銅和硝酸銅中的一種或多種；所述氧化劑為高錳酸鉀、溴化鉀、過硫酸鹽和雙氧水中的一種或多種。

可選地，所述酸性制絨液刻蝕時的溫度為30℃～80℃，刻蝕時間為3分鐘～20分鐘。