CN101789467B - 一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺 - Google Patents

一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于太阳能电池制绒的技术领域，尤其涉及一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺。该湿法制绒工艺包括硅片表面预处理步骤、碱溶液腐蚀步骤、腐蚀后的硅片表面残余物去除步骤，对硅片表面进行预处理后，再在硅片表面制备纳米掩膜层，然后将具有纳米掩膜层的硅片置于碱性溶液中进行腐蚀，最后进行表面残余物去除后，在硅片表面形成绒面。该工艺能将硅片表面反射率降低，进一步增加光的吸收，提高多晶硅电池效率。

Description

一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺
技术领域
本发明属于太阳能电池制绒的技术领域，尤其涉及一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺。
背景技术
在太阳能晶硅电池的生产工艺中，硅片表面织构化是提高太阳能电池表面的光吸收从而提高其转换效率的重要手段之一。
目前多晶硅太阳能电池工业化生产中普遍采用酸溶液体系制备多晶绒面，即采用HF和HNO3的混和溶液(HF∶HNO3∶H2O＝3∶1∶10)对硅片表面进行腐蚀，由于酸溶液对硅表面的各向同性腐蚀，得到硅片表面的腐蚀坑，大小不均匀，形状不规则，尺寸较大，无法得到理想的表面结构和表面反射率，其表面反射率控制在21％左右，在这种情况下太阳电池的表面反射损失很大，外量子效率较低，从而电池效率较低。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种能将硅片表面反射率降低，进一步增加光的吸收，提高多晶硅电池效率的太阳能电池湿法制绒工艺。
本发明的一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺，包括硅片表面预处理步骤、碱溶液腐蚀步骤、腐蚀后的硅片表面残余物去除步骤，对硅片表面进行预处理后，再在硅片表面制备纳米掩膜层，然后将具有纳米掩膜层的硅片置于碱性溶液中进行腐蚀，最后进行表面残余物去除后，在硅片表面形成绒面。
硅片表面预处理步骤为：采用有机清洗剂如丙酮，或SCl(氨水和双氧水混合溶液)对硅片表面的油污、颗粒等进行清洁。
其中，所述的纳米掩膜层为二氧化硅纳米球单分散层。
所述的碱溶液腐蚀步骤为，将具有纳米掩膜层的硅片置于质量比为5-10％的四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液中，温度60-80℃，腐蚀时间5-10min。优选的反应条件为：四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液浓度为5％，温度60℃，腐蚀时间为10min。
在硅片表面制备二氧化硅纳米球单分散层具体做法为：通过溶液自组装的方法形成二氧化硅的纳米球，然后采用旋涂法将纳米球与硅片表面结合，在硅片表面形成二氧化硅纳米球单分散层。还可以采用超声雾化喷涂或溶液提拉法实现纳米球与硅片的结合。所述的二氧化硅的纳米球的制备方法为，采用醇盐水解法制备，在乙醇-水-氨水体系中，以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，通过改变体系各组分的相对含量，得到不同粒径的二氧化硅纳米球。
优选地，二氧化硅纳米球的粒径为200-800nm。
所述腐蚀后的硅片表面残余物去除步骤采用浓度10％的氟化氢溶液，腐蚀时间1-2min。
硅片表面形成的绒面为具有蜂窝状形貌的绒面结构。
本发明的有益效果为：本发明的工艺在硅片表面制备纳米尺寸的掩膜层，之后再利用碱溶液对硅的择优腐蚀，可使制备的绒面结构具有更低的表面反射率，提高太阳电池的外量子效率，并通过调整纳米掩膜层二氧化硅纳米粒子的尺寸以及TMAH溶液的腐蚀时间达到理想的具有蜂窝状形貌的绒面结构。本发明制备的绒面可使硅片表面的反射率降低至2％以下，增加光的吸收，与传统的湿法化学腐蚀绒面技术相比，能够获得更高的电池光电转换效率，并且工艺成本低，适合批量工业化生产。
附图说明：
图1所示为发明的工艺流程图。
图2所示为二氧化硅纳米球单分散层SEM图象。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
本发明的一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺，包括硅片表面预处理步骤、碱溶液腐蚀步骤、腐蚀后的硅片表面残余物去除步骤，对硅片表面进行预处理后，再在硅片表面制备纳米掩膜层，然后将具有纳米掩膜层的硅片置于碱性溶液中进行腐蚀，最后进行表面残余物去除后，在硅片表面形成绒面。
其中，所述的纳米掩膜层为二氧化硅纳米球单分散层。
具体步骤为：
硅片表面预处理步骤：采用有机清洗剂如丙酮，或SCl(氨水和双氧水混合溶液)对硅片表面的油污、颗粒等进行清洁。
在硅片表面制备二氧化硅纳米球单分散层具体做法为：通过溶液自组装的方法形成二氧化硅的纳米球，然后采用旋涂法将纳米球与硅片表面结合，在硅片表面形成二氧化硅纳米球单分散层。还可以采用超声雾化喷涂或溶液提拉法实现纳米球与硅片的结合。所述的二氧化硅的纳米球的制备方法为，采用醇盐水解法制备，在乙醇-水-氨水体系中，以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，通过改变体系各组分的相对含量，得到不同粒径的二氧化硅纳米球。优选地，二氧化硅纳米球的粒径为200-800nm。
碱溶液腐蚀步骤为，将具有纳米掩膜层的硅片置于质量比为5-10％的四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液中，温度60-80℃，腐蚀时间5-15min。优选的反应条件为：四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液浓度为5％，温度60℃，腐蚀时间为10min。
腐蚀后的硅片表面残余物去除步骤采用浓度10％的氟化氢溶液，腐蚀时间1-2min。
硅片表面形成的绒面为具有蜂窝状形貌的绒面结构。
本发明所述的应用方式可根据实际情况进行调整，并不是用来限制本发明。

Claims (4)

1.一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺，包括硅片表面预处理步骤、碱溶液腐蚀步骤、腐蚀后的硅片表面残余物去除步骤，其特征在于，对硅片表面进行预处理后，再在硅片表面制备纳米掩膜层，然后将具有纳米掩膜层的硅片置于四甲基氢氧化铵溶液中进行腐蚀，最后进行表面残余物去除后，在硅片表面形成绒面，其中所述的纳米掩膜层为二氧化硅纳米球单分散层，二氧化硅纳米球的粒径为200-800nm。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺，其特征在于，所述的将具有纳米掩膜层的硅片置于四甲基氢氧化铵溶液中进行腐蚀，具体步骤为，将具有纳米掩膜层的硅片置于质量比为5-10％的四甲基氢氧化铵溶液中，温度60-80℃，腐蚀时间5-10min。
3.根据权利要求1所述的一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺，其特征在于，所述的在硅片表面制备二氧化硅纳米球单分散层具体做法为：通过溶液自组装的方法形成二氧化硅的纳米球，然后采用旋涂法将纳米球与硅片表面结合，在硅片表面形成二氧化硅纳米球单分散层；将二氧化硅纳米球与硅片表面结合，还可以采用超声雾化喷涂或溶液提拉法。
4.根据权利要求3所述的一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺，其特征在于，所述的二氧化硅的纳米球的制备方法为，采用醇盐水解法制备，在乙醇-水-氨水体系中，以正硅酸乙酯为硅源，通过改变体系各组分的相对含量，得到不同粒径的二氧化硅纳米球。
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