[發明專利]一種金剛石線切割晶體硅片的絨面制備方法

在審

• 申請號: 202211432784.6
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115692183A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 章金兵;胡動力;周小英
• 申請（專利權）人: 浙大寧波理工學院
• 主分類號: H01L21/223
• 分類號: H01L21/223;H01L31/18;H01L31/0236
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 胡天人

本發明提供一種金剛石線切割晶體硅片的絨面制備方法，分為預處理和制絨兩個步驟。其中預處理提供了一種改性金剛石線切割晶體硅片，實際上是對現有的金剛石線切割硅片的改進，使其表面反應活性大幅提高，有利于后續的混酸腐蝕和堿腐蝕制備絨面結構，進而提高制備出的太陽電池的光電轉換效率。

技術領域

本發明涉及光伏技術領域，具體而言，涉及一種改性晶體硅片及其制作方法。

背景技術

太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源.也是清潔能源，不產生任何的環境污染。在太陽能的有效利用當中；太陽能光電利用是近些年來發展最快，最具活力的研究領域，是其中最受矚目的項目之一。

晶體硅(crystalline silicon，c-Si)太陽電池具有效率高、穩定性好、成本低等優點，在太陽電池產業中占據主導地位，太陽電池的基本原理是光生伏特效應，當能量大于禁帶寬度的入射光照射p-n結時，會在結區及結附近的空間激發電子空穴對，電子空穴對在結電場的作用下分離漂移形成光生電流。

1954年美國貝爾實驗室首次報道了效率6％的單晶硅太陽電池。到20世紀70年代，硅太陽電池進入第2個發展時期，其結構得到了進一步優化，最為典型的代表是背表面場結構以及硅表面制絨。在電池背面制作高摻雜區形成背表面場，可有效減少背表面處載流子的復合速率，而通過對硅不同晶向的選擇性腐蝕可在電池表面隨機形成金字塔形，這種絨面結構在增加光被吸收概率的同時還延長了光在電池內的傳播路徑長度，極大增強了電池對光的吸收。

傳統工業生產晶體硅太陽電池的工藝主要包括絨面制備、磷擴散制P-N結、去PSG及背拋光、生長減反射膜、絲網印刷前后電極及燒結等步驟。其中，絨面制備的目的是為了減少硅片受光面對光的反射率，增加光線吸收的機會，從而提高太陽電池的光電轉換效率。晶體硅太陽電池用硅片包括多晶硅片和單晶硅片，其中多晶硅片常用傳統的混酸腐蝕法(HF/HNO₃/H₂O)在其表面刻蝕制絨，單晶硅片一般采用堿溶液(KOH或NaOH溶液)在其表面通過各向異性腐蝕制備出低反射率的絨面結構。但上述絨面制備方法主要是針對傳統的砂漿切割硅片開發的，而現階段金剛石線切割硅片已占市場主流的，這種金剛石線切割硅片由于加工方式的差異，其表面分布一層致密的非晶硅結構，致密非晶硅的化學反應活性較低，導致通過HF/HNO₃/H₂O(針對多晶硅片)，KOH或NaOH溶液(針對單晶硅片)無法形成具有良好陷光作用的絨面結構，從而使得太陽電池的光電轉換效率絕對值下降約0.2％～0.3％。

發明內容

本發明所要解決的問題是如何提高金剛石線切割硅片絨面結構太陽電池的光電轉換效率。

為解決上述問題，本發明提供一種金剛石線切割晶體硅片的絨面制備方法。

具體地，所述金剛石線切割晶體硅片的絨面制備方法包括以下步驟：

S1、預處理：取金剛石線切割晶體硅片與硼源置于擴散爐中，通入氮氣作為保護氣，升溫，持續擴散15-20分鐘，降溫后獲得表面帶有硼摻雜層的改性金剛石線切割晶體硅片；

S2、制絨：將步驟S1制得的表面帶有硼摻雜層的改性金剛石線切割晶體硅片使用混酸或堿溶液處理，即可完成絨面制備。

優選地，所述步驟S1中的氮氣的流量為0.5～1.0L/min。

優選地，所述步驟S1中，硼源選自硼酸三甲酯、硼酸三丙酯、三溴化硼中一種或多種。

進一步地，所述步驟S1中，擴散的溫度為800～1000℃。

硼酸三甲酯、硼酸三丙酯、三溴化硼等硼源在800-1000℃的高溫下可分解出三氧化二硼，而三氧化二硼在高溫下可與硅片發生反應，生成硼原子，并沉積在硅片表面，形成硼雜質缺陷結構。在氮氣的稀釋和氣流的作用下，硼源可均勻得分布在硅片表面，具體的反應過程為：