CN101414641A - 一种太阳能电池绒面结构及制作方法 - Google Patents

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李士会
李青红
何科峰
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Abstract

本发明涉及一种单晶硅太阳能电池绒面结构及制作方法，特别是一种能降低制作成本的绒面制作方法，属于太阳能应用领域。本发明利用碱和乙醇的混和液作为腐蚀液，所制出的金字塔状绒面均匀、密度较好。由于本发明采用碱和乙醇的混和液替代了碱和异丙醇的混和液，降低了生产成本，且重复性好，可应用于大规模生产中。

Description

一种太阳能电池绒面结构及制作方法
技术领域
本发明涉及一种单晶硅太阳能电池绒面结构及制作方法，特别是一种能降低制作成本的绒面制作方法。属于太阳能应用领域。
背景技术
为了提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率，一般利用碱和醇的混合液对单晶硅片进行腐蚀，在其表面形成金字塔状的绒面，从而有效地增强了硅片对入射光的吸收。目前，在单晶硅太阳能电池工业中最常用的腐蚀剂是氢氧化钾或氢氧化钠和异丙醇混合液，但由于异丙醇价格较高，造成成本增加。如果能使用价格相对较低的乙醇和碱的混合液来替代异丙醇和碱的混合液制作腐蚀剂，这样就能大大降低成本。
发明内容
本发明通过对用乙醇和碱的混合液来进行大量配比实验，总结出了乙醇和碱的混合液对单晶硅制作出绒面的参数。所制出的金字塔状绒面均匀、密度较好，可用于批量生产中。
以下对本发明步骤作进一步详细描述，具体内容如下：
1.实验原理
在制作绒面过程中，硅和碱液的化学反应如下：
Si+OH-+H2O→SiO3 2-+H2
由于单晶硅的各向异性，碱液对硅的(100)面与(111)面腐蚀速度不一样。利用在高温、高浓度的碱液对硅的(100)面与(111)面腐蚀速度相差不大的性质，这样可得到平坦、光亮的表面，也就是进行了去除表面机械损伤。利用在低温、低浓度的碱液对硅的(100)面腐蚀速度大于对(111)面腐蚀速度的性质，就可以得到金字塔状结构的绒面。
2.对比实验过程
实验和生产所使用的硅片均为同一种型号的硅片，其电阻率为0.5～3Ω.cm，大小为125X125mm。首先，将硅片放入80℃，浓度为20％的NaOH溶液中，去除硅片表面的机械损伤。每面约去除5μm的厚度。然后，在相同条件下，分别在乙醇和NaOH的混合液及异丙醇和NaOH的混合液进行腐蚀制绒，硅片表面绒面借助电子显微镜进行观察。其结果是两种混合液中制出的绒面在大小、密度上相差不大。图1为在乙醇和NaOH的混合液中制出的绒面，图2为异丙醇和NaOH的混合液制出的绒面。
3乙醇在制绒过程中的作用
制绒液中的NaOH浓度为20g/L，反应温度为75℃，乙醇的浓度从0％增大到25％，经过40分钟后，单晶硅片表面绒面变化如图3所示。
当溶液中不含乙醇时，NaOH的腐蚀速度较快，反应过程中产生的氢气一直附着在硅片表面。制绒后表面只有少量的金字塔，硅片减重9.5g左右；向溶液中加入少量乙醇后(2.5％)，经过相同时间制绒后，硅片表面的金字塔增多，硅片减重7.2g左右，可以看出NaOH的腐蚀速度变缓。而且，在反应过程中可以看到，附着在硅片表面的氢气在缓慢释放。随着乙醇的浓度不断增大，硅片减重量不断减小。但当乙醇的浓度大于15％时，随着乙醇的浓度不断增大，硅片减重量又慢慢增大，绒面密度变稀。其趋势图4所示。
从图中可以看出，当乙醇浓度在5％～15％范围内变化时，硅片减重量变化不大。并且，在实验过程中，相同条件下，当乙醇浓度在5％～15％范围内变化时，制出的绒面在大小、密度方面也相差不大。乙醇在制绒过程中主要起两个作用：减缓NaOH对硅片的腐蚀速度；消除氢气泡。
利用乙醇和NaOH的混合液对单晶硅进行腐蚀制绒，可以得到色泽均匀、反射率低的金字塔状结构的绒面。而且乙醇在整个过程中的作用与异丙醇一样，主要有两点作用：一，消除氢气泡；二，减缓NaOH对硅片的腐蚀速度。因而，在生产过程中，完全可以用乙醇替代异丙醇来进行制绒，从而大大降低生产成本。
具体实施方式
本发明金字塔状绒面结构，可采用下面制作方法得到：首先，将硅片放入80℃，浓度为20％的NaOH溶液中，约5分钟，去除硅片表面的机械损伤。每面约去除5μm的厚度。然后在NaOH和乙醇的混和液中进行腐蚀，从面形成金字塔状的绒面。
在上述制作过程中，腐蚀非常关键。所采用的腐蚀液为NaOH和乙醇的混和液，NaOH浓度控制在4～8％，乙醇浓度控制在5～15％，反应温度控制在75～90℃，腐蚀时间控制在30～50分钟。所制出的绒面大小均匀、密度较大。

Claims (5)

1、一种单晶硅太阳能电池绒面结构，其特征在于：在所述电池本体表面生成金字塔状的绒面。
2、如权利要求1所述的单晶硅太阳能电池绒面结构，其特征为：所述金字塔底边的大小约为3～5微米，金字塔的大小约为3微米左右。
3、一种单晶硅太阳能电池绒面制作方法，其特征在于它包括以下步骤：
1)在碱液中去除硅片表面的机械损伤。
2)对硅片进行腐蚀，在表面形成金字塔状的绒面。
4、如权利要求3所述的单晶硅太阳能电池绒面的制作方法，其特征在于：其步骤1)中所述，硅片每面约去除5μm的厚度。
5、如权利要求3所述的单晶硅太阳能电池绒面的制作方法，其特征在于：其步骤2)中腐蚀液为氢氧化钠、乙醇的混和液，NaOH浓度控制在4～8％，乙醇浓度控制在5～15％，反应温度控制在75～90℃，腐蚀时间控制在30～50分钟。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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