CN101661972B - 一种低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面制作工艺，步骤如下：先清洗硅片，去除硅片表面损伤；然后放入KOH和异丙醇的混合溶液中，在硅片表面形成大小均匀的金字塔结构；再将具有金字塔结构的硅片放入HF和Fe(NO3)3的混合液中腐蚀，在金字塔表面形成多孔硅。本发明制作工艺处理过程简单，腐蚀液价格便宜，可以与现有工业生产工艺兼容，处理后硅片的表面反射率低，可小于5％。

Description

一种低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面制作工艺
技术领域
本发明涉及薄片单晶硅太阳电池绒面制作工艺，特别是低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面制作工艺，属于太阳能应用领域。
背景技术
目前，晶体硅仍然是最主要的太阳电池材料，市场份额在90％左右。电池生产成本的50％以上来自于硅材料。太阳电池用单晶硅片的厚度已经在200μm左右，并正在向150μm甚至更薄的方向发展。硅片变薄后对光的吸收特别是长波吸收会有所减弱，激发的光生载流子会变少，使得太阳电池的光电转换效率降低。而现有的常规制绒工艺为碱反应形成金字塔绒面结构，在可见光波段平均反射率一般在10％以上，光的反射损失比较大，制约着太阳电池效率的进一步提高。
发明内容
本发明的目的是为了降低硅片表面对光的反射，以增加光吸收来提高太阳电池的转换效率，而提出一种低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面制作工艺。
本发明的低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面制作工艺，包括以下步骤：
1)将硅片投入20～30wt％KOH溶液中清洗，去除硅片表面损伤；
2)将清洗后的硅片放入KOH和异丙醇的混合溶液中，其中KOH的质量浓度为1～3％，异丙醇的体积浓度为5～8％，于80℃条件下反应30～60min，在硅片表面形成大小均匀的金字塔结构；
3)将步骤2)的具有金字塔结构的硅片放入装有腐蚀液的聚四氟乙烯釜中，密封，在10～60℃下，反应15min～60min，腐蚀液为5mol/L～15mol/L HF和0.1mol/L～0.4mol/L Fe(NO3)3的混合液，在金字塔表面形成多孔硅，得到低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面。
本发明制作工艺处理过程简单，腐蚀液价格便宜，可以与现有工业生产工艺兼容，处理后硅片的表面反射率低，表面反射率可小于5％。
附图说明
图1是硅片表面具有金字塔结构的SEM图；
图2是本发明的单晶硅太阳电池绒面的SEM图；
图3是图2单晶硅太阳电池绒面的反射光谱图。
具体实施方式
实施例1
1)将厚度为180±5μm，大小为20mm×20mm的硅片投入20wt％KOH溶液中，在80℃条件下反应2min，去除硅片表面损伤；
2)将清洗后的硅片放入KOH和异丙醇的混合溶液中，其中KOH的浓度为3wt％，异丙醇的浓度为8vol％，于80℃条件下反应60min，在硅片表面形成大小均匀的金字塔结构(见图1)；
3)将步骤2)的具有金字塔结构的硅片放入装有腐蚀液的聚四氟乙烯釜中，密封，在50℃下，反应30min，腐蚀液为10mol/L HF+0.2mol/L Fe(NO3)3的混合液，在金字塔表面形成多孔硅，见图2，金字塔结构表面的多孔状结构有利于入射光的进一步吸收，本例制得的低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面，在400nm～800nm可见光范围内其平均反射率为4.2％(见图3)。
实施例2
1)将厚度为180±5μm，大小为20mm×20mm的硅片投入20wt％KOH溶液中，在80℃条件下反应2min，去除硅片表面损伤；
2)将清洗后的硅片放入KOH和异丙醇的混合溶液中，其中KOH的浓度为3wt％，异丙醇的浓度为8vol％，于80℃条件下反应60min，在硅片表面形成大小均匀的金字塔结构；
3)将步骤2)的具有金字塔结构的硅片放入装有腐蚀液的聚四氟乙烯釜中，密封，在10℃下，反应60min，腐蚀液为5mol/L HF+0.4mol/L Fe(NO3)3的混合液，在金字塔表面形成多孔硅，得到低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面，在400nm～800nm可见光范围内其平均反射率为8.2％。
实施例3
所用原生硅片(180±5μm)大小为20mm×20mm，先用20wt％KOH溶液去除硅片表面损伤，在80℃条件下反应2min；然后在3wt％KOH+8vol％异丙醇溶液中于80℃条件下反应60min，然后在15mol/L HF+0.1mol/L Fe(NO3)3溶液中反应时间为10min时，在可见光范围内(400nm～800nm)得到的平均反射率为6.9％。
1)将厚度为180±5μm，大小为20mm×20mm的硅片投入20wt％KOH溶液中，在80℃条件下反应2min，去除硅片表面损伤；
2)将清洗后的硅片放入KOH和异丙醇的混合溶液中，其中KOH的浓度为3wt％，异丙醇的浓度为8vol％，于80℃条件下反应60min，在硅片表面形成大小均匀的金字塔结构；
3)将步骤2)的具有金字塔结构的硅片放入装有腐蚀液的聚四氟乙烯釜中，密封，在60℃下，反应10min，腐蚀液为15mol/L HF+0.1mol/L Fe(NO3)3的混合液，在金字塔表面形成多孔硅，得到低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面，在400nm～800nm可见光范围内其平均反射率为6.9％。

Claims (1)

1.一种低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面制作工艺，包括以下步骤：
1)将硅片投入20～30wt％KOH溶液中清洗，去除硅片表面损伤；
2)将清洗后的硅片放入KOH和异丙醇的混合溶液中，其中KOH的质量浓度为1～3％，异丙醇的体积浓度为5～8％，于80℃条件下反应30～60min，在硅片表面形成大小均匀的金字塔结构；
3)将步骤2)的具有金字塔结构的硅片放入装有腐蚀液的聚四氟乙烯釜中，密封，在10～60℃下，反应15min～60min，腐蚀液为5mol/L～15mol/L HF和0.1mol/L～0.4mol/L Fe(NO3)3的混合液，在金字塔表面形成多孔硅，得到低表面反射率的单晶硅太阳电池绒面。
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