CN104393104B - 一种用于hit太阳电池织构的处理技术 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于HIT太阳电池的织构平坦化处理技术，可以在单晶硅片表面形成金字塔状结构，能够有效降低硅片表面反射带来的光损失，提高短路电流，进而提高电池效率。对于HIT异质结太阳电池，由于对界面特性要求高，尖锐的金字塔结构和交界处的小金字塔会产生较多的界面态。本发明公开了一种用于HIT太阳电池织构的平坦化处理方法，包括单晶硅表面绒面的制备，以及对制备绒面后的单晶硅衬底进行平坦化腐蚀处理。还公开了平坦化腐蚀处理所采用的溶液组份、温度和腐蚀时间。为HIT太阳电池的制备提供界面良好的单晶硅衬底，有利于提高电池性能。

Description

一种用于HIT太阳电池织构的处理技术
技术领域
本发明属于微电子及光电子技术领域，更具体地，涉及一种用于HIT(heterojunction with intrinsic thin-layer，具有本征非晶硅薄层的单晶硅异质结太阳电池)太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法。
背景技术
单晶硅表面织构技术，可以在单晶硅片表面形成金字塔状结构，能够有效降低硅片表面反射带来的光损失，提高短路电流，进而提高电池效率。通常情况下，单晶硅绒面是由碱和醇的混合液，在高温情况下对(100)晶向的单晶硅片进行各向异性腐蚀获得的。单晶硅表面织构技术也可以用于HIT太阳能电池提高电池性能。常规织构工艺产生许多尖锐的金字塔结构和交界处的小金字塔。HIT太阳电池对界面特性要求高，尖锐的金字塔结构和交界处的小金字塔会产生较多界面态。这一问题成为制约提高HIT太阳电池效率的关键因素。
对织构的单晶硅引入平坦化后处理工艺是解决以上问题的一个很好方法。通过后处理工艺可以降低衬底表面界面态。基于工艺连续性和兼容性以及成本的综合考虑，采用化学溶液腐蚀是最好的选择。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于HIT太阳电池织构的表面平坦化处理方法，目的在于降低织构后形成绒面的尖锐程度，使HIT太阳电池获得良好界面。
本发明提供了一种太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法，包括下述步骤：
(1)采用丙酮溶液对硅片进行超声清洗后去除硅片表面的有机污垢，并采用酒精对所述硅片进行超声清洗后去除所述硅片表面的丙酮；
(2)采用氢氧化钠溶液对清洗后的硅片进行腐蚀处理，并去除硅片表面的机械损伤层；其中氢氧化钠溶液的浓度为5wt％～15wt％，腐蚀处理的温度为60℃～100℃，时间为80s～240s；
(3)采用氢氧化钾和异丙醇的第一混合溶液对腐蚀处理过的单晶硅片进行织构化处理，获得表面成倒金字塔状结构的单晶硅片，其中织构化处理的温度为70℃～90℃，时间为15分钟～30分钟；
(4)采用氢氟酸、硝酸、乙酸、丙二醇和双氧水的第二混合溶液对织构后的单晶硅进行平坦化处理后，形成具有表面分布均匀且塔尖圆润金字塔结构的单晶硅片，其中平坦化处理的温度为10℃～40℃，时间为30s～70s。
其中，所述第一混合溶液中氢氧化钾KOH的浓度为16wt％～26wt％，异丙醇的浓度为6wt％～16wt％，其余是去离子水。
其中，所述第二混合溶液中氢氟酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt％～15wt％、35wt％～65wt％、10wt％～30wt％，丙二醇和双氧水的体积百分比依次为1vol％～5vol％、0.2vol％～0.5vol％，其余为去离子水。
本发明还提供了一种异质结太阳能电池的制备方法，包括下述步骤：
(1)清洗双面抛光单晶硅片A；所述单晶硅片A的厚度为200微米～280微米，所述单晶硅片的电阻率为1Ω·㎝～5Ω·㎝；
(2)在所述单晶硅片A的背面通过丝网印刷铝浆，并在通氧条件下进行退火处理，形成具有欧姆接触的金属Al背电极，附着有所述金属Al背电极的单晶硅片A称为单晶硅片B；
其中退火处理的温度为700℃±20℃，退火处理的时间为1分钟～3分钟；
(3)采用浓度为0.5wt％～2.8wt％的HF溶液清洗所述单晶硅片B，经去离子水冲洗后，并采用KOH、异丙醇和去离子水配成的腐蚀液进行织构化处理，形成倒金字塔结构，并腐蚀15分钟～30分钟后取出再用去离子水冲洗，形成绒面硅片C；
所述腐蚀液中KOH的浓度为16wt％～26wt％，异丙醇的浓度为6wt％～16wt％，其余是去离子水；
(4)采用氢氟酸、硝酸、乙酸、丙二醇和双氧水的混合液在对绒面硅片C表面进行平坦化处理后形成表面分布均匀且塔尖圆润的金字塔结构，从而获得圆滑硅片D；
(5)将圆滑硅片D放入真空室中，采用NH3对圆滑硅片D表面进行等离子处理；其中采用N、H离子钝化D表面的悬挂键，可以降低界面态密度；其中，真空室本底真空度为3×10-4Pa～6×10-4Pa；
(6)在硅片温度为160℃～260℃条件下，以硅烷为反应气体，在进行等离子处理后的圆滑硅片D上沉积厚度为2nm～8nm的本征非晶硅薄膜；
(7)以硅烷和磷烷或硼烷为反应气体，在所述本征非晶硅薄膜上沉积非晶硅薄膜，形成厚度为12nm～26nm的非晶硅薄膜；
(8)在所述非晶硅薄膜上沉积透明导电薄膜，形成厚度为80nm～100nm的透明导电薄膜，其中透明导电薄膜的光透过率≥85％，方块电阻为每方30Ω～50Ω；
(9)在所述透明导电薄膜上制备Ag栅极，形成异质结太阳能电池；其中栅极的厚度为5微米～10微米，栅线宽度为100微米～150微米，间距为2mm～3mm。
其中，所述单晶硅片A为p或n型单晶硅片，当步骤(1)中的单晶硅片A为p型单晶硅片时，步骤(7)中的非晶硅薄膜为n型非晶硅薄膜；当步骤(1)中的单晶硅片A为n型单晶硅片时，步骤(7)中的非晶硅薄膜为p型非晶硅薄膜。
其中，步骤(4)中，平坦化处理的温度为10℃～40℃，时间为30s～70s。
其中，步骤(4)中，所述混合液中氢氟酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt％～15wt％、35wt％～65wt％、10wt％～30wt％；丙二醇和双氧水的体积百分比依次为1vol％～5vol％、0.2vol％～0.5vol％，其余是去离子水。
本发明可以在单晶硅片表面形成金字塔状结构，能够有效降低硅片表面反射带来的光损失，提高短路电流，进而提高电池效率。
本发明还提供了一种采用上述的制备方法获得的异质结太阳能电池，其特征在于，从下往上依次为Al背电极、p或n型单晶硅、本征非晶硅薄膜、n或p型非晶硅薄膜、透明导电膜和Ag栅极。
其中，所述金属Al背电极厚度为80微米～100微米；p或n型单晶硅厚度为200微米～280微米，本征非晶硅薄膜的厚度为2nm～8nm；n或p型非晶硅薄膜的厚度为12nm～26nm；Ag栅极的厚度为5微米～10微米，栅线宽度为100微米～150微米，间距为2mm～3mm。
本发明提供的平坦化处理能够明显降低单晶硅衬底表面金字塔结构尖锐程度，获得均匀分布的金字塔结构，降低界面态，为后续HIT太阳电池制备工艺提供良好界面。将其应用于HIT太阳电池制备，可以有效降低HIT太阳电池的接触电阻，提高开路电压、光电转换效率和填充因子等电池参数。该方法简单易行，成本低，可控性强，适合工业化生产线使用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的HIT电池结构示意图。其中1为金属栅极，2为透明导电膜，3为掺杂n或p型非晶硅，4为本征非晶硅，5为p或n型单晶硅，6为Al背电极。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种织构后单晶硅表面的平坦化处理技术，包括：平坦化处理所采用的溶液组份；平坦化处理所采用的温度；平坦化处理时间。
本发明提供的平坦化处理能够明显降低单晶硅衬底表面金字塔结构尖锐程度，获得均匀分布的金字塔结构，降低界面态，为后续HIT太阳电池制备工艺提供良好界面。将其应用于HIT太阳电池制备，可以有效降低HIT太阳电池的接触电阻，提高开路电压、光电转换效率和填充因子等电池参数。该方法简单易行，成本低，可控性强，适合工业化生产线使用。
图1是本发明实施例提供的HIT电池结构示意图。本发明提出的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池，采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法制备本征非晶硅薄膜和n或p型掺杂非晶硅薄膜，极薄的本征非晶硅薄膜钝化晶体硅表面，与传统晶体硅电池不同的是没有高温扩散摻杂工艺，电池制备工艺简单，光电转换效率高。
电池结构如图1所示，从下往上依次为Al背电极6、p或n型单晶硅5、本征非晶硅薄膜4、n或p型非晶硅薄膜3、透明导电膜2和Ag栅极1；金属Al背电极6厚度为80～100微米；本征非晶硅薄膜的厚度为2～8nm；n或p型掺杂非晶硅薄膜的厚度为12～26nm；Ag栅极的厚度为5～10微米，栅线宽度为100～150微米，间距为2～3mm；p或n型晶硅厚度为200～280微米。
本发明的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)用RCA方法清洗双面抛光p或n型单晶硅片A，单晶硅片的厚度为200～280微米，单晶硅片的电阻率为1Ω·㎝～5Ω·㎝；
(2)以铝浆作为原料，在A的背面丝网印刷铝浆，然后在通氧条件下，700℃±20℃快速热退火1分钟～3分钟，形成具有欧姆接触的金属Al背电极6，附着有所述金属Al背电极6的单晶硅片A构成了单晶硅片B。
其中，采用丝网印刷铝浆高温还原铝具有产量大，工艺简单，成本低，性能优良的特点，适合工业化大批量生产。
(3)用0.5wt％～2.8wt％HF溶液清洗单晶硅片B，经去离子水冲洗后，采用KOH、异丙醇和去离子水配成的腐蚀液(KOH的浓度为16wt％～26wt％，异丙醇的浓度为6wt％～16wt％，其余是去离子水)进行织构化，形成倒金字塔结构，腐蚀15～30分钟后取出用去离子水冲洗，形成绒面硅片C；
(4)采用氢氟酸、硝酸、乙酸、丙二醇和双氧水的混合液在10℃～40℃下对C表面进行平坦化处理后形成表面分布均匀且塔尖圆润的金字塔结构，从而获得圆滑硅片D。所述混合液中氢氟酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt％～15wt％、35wt％～65wt％、10wt％～30wt％；丙二醇和双氧水的体积百分比依次为1vol％～5vol％、0.2vol％～0.5vol％。
该工艺在C表面形成分布均匀、塔尖圆润的金字塔结构，从而降低金字塔的尖锐程度。在腐蚀过程中C表面的自然氧化层(SiO2)和Si被HF和硝酸腐蚀，附着在C表面的颗粒分散于清洗液中，从而去除表面的颗粒。在HNO3腐蚀硅表面的同时，H2O2又形成新的氧化膜，减缓腐蚀速度。丙二醇添加剂不参与反应,但会影响碱腐蚀硅的形貌。辅助反应过程中产生的氢气脱离单晶硅表面，起到消泡的作用；可以有效降低溶液表面张力，对疏水的硅片表面起润湿作用，增加腐蚀均匀性；通过影响物质在溶液中的输运来影响腐蚀的速率，起到反应缓冲剂作用。当丙二醇的浓度低于1vol％时，由于浓度过低，导致腐蚀均匀性不高和反应速率过快，造成较高的反射率。在丙二醇的浓度低于5vol％时，丙二醇可以起到上述作用，硅片的反射率达到最低。当丙二醇的浓度继续增加时，其作用主要是影响溶液的反应速率，而过低的反应速率导致硅片反射率较高。丙二醇的浓度在1vol％-5vol％时，效果最佳。
乙酸的作用是混合液的润滑剂，同时降低硝酸的腐蚀速度，使混合液以合适速度平稳腐蚀。
腐蚀速度过快，金字塔结构表面尖锐，大小分布不均匀；过低的反应速度使金字塔结构形成不够完整，起不到降低反射的作用。乙酸、丙二醇和双氧水的混合液配合作用，使腐蚀以合适速度进行，对C表面进行平坦化处理，形成分布均匀、塔尖圆润的金字塔结构，从而降低金字塔的尖锐程度，提高C表面质量和电池性能。
(5)将D放入真空室中，真空室本底真空度为3×10-4Pa～6×10-4Pa，用NH3等离子处理D表面，采用N、H离子钝化D表面的悬挂键，降低界面态密度。N离子的引入可以提高钝化界面的稳定性。
试验结果表明NH3等离子处理可以降低界面态密度1个数量级以上，比如从10的12次方，降低到10的11次方。
(6)在硅片温度为160℃～260℃条件下，以硅烷为反应气体，在D上沉积厚度为2nm～8nm的本征非晶硅薄膜4；
(7)以硅烷和磷烷(或硼烷)为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜4上沉积n(或p)型非晶硅薄膜，形成厚度为12nm～26nm的n(或p)型非晶硅薄膜3；
(8)在n(或p)型非晶硅薄膜3上沉积透明导电薄膜，形成厚度为80nm～100nm的透明导电薄膜2，其中透明导电薄膜2的光透过率≥85％，方块电阻为每方30Ω～50Ω；
(9)在透明导电薄膜2上制备Ag栅极，形成非晶硅/晶硅异质结太阳能电池；其中栅极的厚度为5微米～10微米，栅线宽度为100微米～150微米，间距为2mm～3mm。
本发明的平坦化处理技术是指通过HF、HNO3、乙酸、丙二醇和双氧水的混合液对织构后的单晶硅片进行平坦化腐蚀处理。乙酸、丙二醇和双氧水的混合液起缓冲剂作用，减缓腐蚀速度，使反应稳定匀速进行，形成分布均匀、塔尖圆润的金字塔结构，降低金字塔的尖锐程度，达到平坦化目的，从而提高表面质量和电池性能。其效果对比如表1所示。
表1示出采用抛光硅片、织构化硅片和织构化后平坦化的硅片所制备的HIT电池的性能参数对比。从表中可以看出，采用织构硅片制造的HIT太阳电池在短路电流上同抛光片制造的HIT太阳电池相比有所提高，但填充因子和开路电压下降。引入平坦化处理技术后，采用平坦化处理的硅片制造的HIT太阳电池同织构硅片制造的HIT太阳电池相比，短路电流没有明显变化，但开路电压、填充因子和转换效率有明显提高。从表中可见，对于转换效率织构平坦化后效率从9.3％提高到11％，性能提升18.3％；对开路电压从0.502V提高到0.539V，性能提升7.4％；对短路电流性能提升并不显著，但与未织构化的硅片相比也提升了9.6％；对填充因子，从56％提高到62％，性能提升10.7％。可见平坦化工艺可明显提高电池性能。经过平坦化处理能够有效降低金字塔的高度，降低金字塔尖锐程度，平滑界面，削弱了电池有效厚度不同带来的不利影响，同时能够有效降低接触电阻。此外降低金字塔的尖锐程度也减少了HIT太阳电池的界面态。平坦化工艺是提高HIT太阳电池特性的有效手段。将上述工艺应用于HIT太阳电池制备，HIT太阳电池的接触电阻降低，开路电压、填充因子和转换效率提高。
具体而言，上述的织构后单晶硅的腐蚀处理包括下述步骤：
(1)采用丙酮超声清洗硅片，去除硅片表面的有机沾污。
(2)采用酒精超声清洗硅片，去除硅片表面的丙酮。
(3)采用5wt％～15wt％NaOH溶液在60℃～100℃条件下腐蚀单晶硅片80s-240s，去除硅片表面的机械损伤层。
(4)采用KOH、异丙醇的混合溶液在适当温度下对单晶硅片进行织构化，时间15～30分钟，在单晶硅片表面形成倒金字塔状结构。
(5)采用HF、HNO3、乙酸、丙二醇和双氧水的混合液在温度10℃～40℃下对织构后的单晶硅进行平坦化处理后形成具有表面分布均匀且塔尖圆润金字塔结构的单晶硅片，降低金字塔的尖锐程度。其中，氢氟酸HF、硝酸HNO3和乙酸的浓度依次为5wt％～15wt％、35wt％～65wt％、10wt％～30wt％；丙二醇和双氧水的体积百分比依次为1vol％～5vol％、0.2vol％～0.5vol％。
(6)在超低真空环境下采用N、H离子钝化织构化单晶硅表面的悬挂键，降低界面态密度。最后进行制备电池的后续工艺，完成电池制备。
现借助具体实例进一步详细说明本发明提供的单晶硅绒面平坦化处理技术：
实例1：
(1)采用丙酮超声清洗P型单晶硅片；
(2)采用酒精超声清洗P型单晶硅片；
(3)采用10wt％NaOH溶液在80℃条件下处理P型单晶硅片160s；
(4)采用KOH、异丙醇的混合溶液在80℃温度下对单晶硅片进行织构化，时间20分钟，在单晶硅片表面形成倒金字塔状结构。
(5)采用10wt％HF、50wt％HNO3、20wt％乙酸、3vol％丙二醇和0.35vol％双氧水混合液在25℃条件下平坦化处理P型单晶硅片50s。
(6)在超低真空环境下采用N、H离子钝化织构化单晶硅表面的悬挂键，降低界面态密度。最后进行制备电池的后续工艺，完成电池制备。
实例2：
(1)采用丙酮超声清洗N型单晶硅片；
(2)采用酒精超声清洗N型单晶硅片；
(3)采用15wt％NaOH溶液在60℃条件下处理N型单晶硅片80s；
(4)采用KOH、异丙醇的混合溶液在80℃温度下对单晶硅片进行织构化，时间15分钟，在单晶硅片表面形成倒金字塔状结构。
(5)采用5wt％HF、35wt％HNO3、10wt％乙酸、1vol％丙二醇和0.2vol％双氧水混合液在40℃条件下平坦化处理P型单晶硅片70s。
(6)在超低真空环境下采用N、H离子钝化织构化单晶硅表面的悬挂键，降低界面态密度。最后进行制备电池的后续工艺，完成电池制备。
实例3：
(1)采用丙酮超声清洗P型单晶硅片；
(2)采用酒精超声清洗P型单晶硅片；
(3)采用5wt％NaOH溶液在100℃条件下处理P型单晶硅片240s；
(4)采用KOH、异丙醇的混合溶液在80℃温度下对单晶硅片进行织构化，时间30分钟，在单晶硅片表面形成倒金字塔状结构。
(5)采用5wt％HF、65wt％HNO3、20wt％乙酸、5vol％丙二醇和0.5vol％双氧水混合液在10℃条件下平坦化处理P型单晶硅片40s。
(6)在超低真空环境下采用N、H离子钝化织构化单晶硅表面的悬挂键，降低界面态密度。最后进行制备电池的后续工艺，完成电池制备。
实例4：
(1)采用丙酮超声清洗N型单晶硅片；
(2)采用酒精超声清洗N型单晶硅片；
(3)采用15wt％NaOH溶液在70℃条件下处理N型单晶硅片160s；
(4)采用KOH、异丙醇的混合溶液在80℃温度下对单晶硅片进行织构化，时间24分钟，在单晶硅片表面形成倒金字塔状结构。
(5)采用10wt％HF、65wt％HNO3、10wt％乙酸、5vol％丙二醇和0.5vol％双氧水混合液在10℃条件下平坦化处理P型单晶硅片30s。
(6)在超低真空环境下采用N、H离子钝化织构化单晶硅表面的悬挂键，降低界面态密度。最后进行制备电池的后续工艺，完成电池制备。
实例5：
(1)采用丙酮超声清洗P型单晶硅片；
(2)采用酒精超声清洗P型单晶硅片；
(3)采用9wt％NaOH溶液在86℃条件下处理P型单晶硅片210s；
(4)采用KOH、异丙醇的混合溶液在80℃温度下对单晶硅片进行织构化，时间18分钟，在单晶硅片表面形成倒金字塔状结构。
(5)采用12wt％HF、45wt％HNO3、20wt％乙酸、3vol％丙二醇和0.3vol％双氧水混合液在25℃条件下平坦化处理P型单晶硅片60s。。
(6)在超低真空环境下采用N、H离子钝化织构化单晶硅表面的悬挂键，降低界面态密度。最后进行制备电池的后续工艺，完成电池制备。
实例6：
(1)采用丙酮超声清洗N型单晶硅片；
(2)采用酒精超声清洗N型单晶硅片；
(3)采用7wt％NaOH溶液在80℃条件下处理N型单晶硅片160s；
(4)采用KOH、异丙醇的混合溶液在80℃温度下对单晶硅片进行织构化，时间22分钟，在单晶硅片表面形成倒金字塔状结构。
(5)采用5wt％HF、35wt％HNO3、10wt％乙酸、1vol％丙二醇和0.2vol％双氧水混合液在40℃条件下平坦化处理N型单晶硅片70s。
(6)在超低真空环境下采用N、H离子钝化织构化单晶硅表面的悬挂键，降低界面态密度。最后进行制备电池的后续工艺，完成电池制备。
为了更进一步的说明本发明实施例提供的异质结太阳能电池的制备方法，现给出其具体实例如下：
由于制备太阳能电池的步骤是相同的，各个实施例之间的区别仅仅是各个参数的区别的，为了节省篇幅，下表仅仅给出了各个实施例中的参数；具体实例如下表2和表3所示，表2示出了异质结太阳能电池的实施例，表3示出了异质结太阳能电池的制备方法的实施例。
表2
表3
本发明公开了一种用于HIT太阳电池织构的平滑处理方法，包括单晶硅表面绒面的制备，以及对制备绒面后的单晶硅衬底进行平坦化腐蚀处理。可以在单晶硅片表面形成金字塔状结构，能够有效降低硅片表面反射带来的光损失，提高短路电流，进而提高电池效率。为HIT太阳电池的制备提供界面良好的单晶硅衬底，有利于提高电池性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳电池单晶硅表面织构的平坦化处理方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)采用丙酮溶液对硅片进行超声清洗后去除硅片表面的有机污垢，并采用酒精对所述硅片进行超声清洗后去除所述硅片表面的丙酮；
(2)采用氢氧化钠溶液对清洗后的硅片进行腐蚀处理，并去除硅片表面的机械损伤层；其中氢氧化钠溶液的浓度为5wt％～15wt％，腐蚀处理的温度为60℃～100℃，时间为80s～240s；
(3)采用氢氧化钾和异丙醇的第一混合溶液对腐蚀处理过的单晶硅片进行织构化处理，获得表面成倒金字塔状结构的单晶硅片，其中织构化处理的温度为70℃～90℃，时间为15～30分钟；
(4)采用氢氟酸、硝酸、乙酸、丙二醇和双氧水的第二混合溶液对织构后的单晶硅进行平坦化处理后，形成具有表面分布均匀且塔尖圆润金字塔结构的单晶硅片，其中平坦化处理的温度为10℃～40℃，时间为30s～70s。
2.如权利要求1所述的平坦化处理方法，其特征在于，所述第一混合溶液中氢氧化钾KOH的浓度为16wt％～26wt％，异丙醇的浓度为6wt％～16wt％。
3.如权利要求1或2所述的平坦化处理方法，其特征在于，所述第二混合溶液中氢氟酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt％～15wt％、35wt％～65wt％、10wt％～30wt％,丙二醇和双氧水的体积百分比依次为1vol％～5vol％、0.2vol％～0.5vol％，其余为去离子水。
4.一种异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)清洗双面抛光单晶硅片A；所述单晶硅片A的厚度为200微米～280微米，所述单晶硅片的电阻率为1Ω·㎝～5Ω·㎝；
(2)在所述单晶硅片A的背面通过丝网印刷铝浆，并在通氧条件下进行退火处理，形成具有欧姆接触的金属Al背电极，附着有所述金属Al背电极的单晶硅片A称为单晶硅片B；
其中退火处理的温度为700℃±20℃，退火处理的时间为1分钟～3分钟；
(3)采用浓度为0.5wt％～2.8wt％的HF溶液清洗所述单晶硅片B，经去离子水冲洗后，并采用KOH、异丙醇和去离子水配成的腐蚀液进行织构化处理，形成倒金字塔结构，并腐蚀15分钟～30分钟后取出再用去离子水冲洗，形成绒面硅片C；
所述腐蚀液中KOH的浓度为16wt％～26wt％，异丙醇的浓度为6wt％～16wt％，其余是去离子水；
(4)采用氢氟酸、硝酸、乙酸、丙二醇和双氧水的混合液在对绒面硅片C表面进行平坦化处理后形成表面分布均匀且塔尖圆润的金字塔结构，从而获得圆滑硅片D；
(5)将圆滑硅片D放入真空室中，采用NH3对圆滑硅片D表面进行等离子处理；其中，真空室本底真空度为3×10-4Pa～6×10-4Pa；
(6)在硅片温度为160℃～260℃条件下，以硅烷为反应气体，在进行等离子处理后的圆滑硅片D上沉积厚度为2nm～8nm的本征非晶硅薄膜；
(7)以硅烷和磷烷或硼烷为反应气体，在所述本征非晶硅薄膜上沉积非晶硅掺杂薄膜，形成厚度为12nm～26nm的掺杂非晶硅薄膜；
(8)在所述非晶硅薄膜上沉积透明导电薄膜，形成厚度为80nm～100nm的透明导电薄膜，其中透明导电薄膜的光透过率≥85％，方块电阻为每方30Ω～50Ω；
(9)在所述透明导电薄膜上制备Ag栅极，形成异质结太阳能电池；其中栅极的厚度为5微米～10微米，栅线宽度为100微米～150微米，间距为2mm～3mm。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述单晶硅片A为p或n型单晶硅片，当步骤(1)中的单晶硅片A为p型单晶硅片时，步骤(7)中的非晶硅薄膜为n型非晶硅薄膜；当步骤(1)中的单晶硅片A为n型单晶硅片时，步骤(7)中的非晶硅薄膜为p型非晶硅薄膜。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，平坦化处理的温度为10℃～40℃，时间为30s～70s。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述混合液中氢氟酸、硝酸和乙酸的浓度依次为5wt％～15wt％、35wt％～65wt％、10wt％～30wt％，丙二醇和双氧水的体积百分比依次为1vol％～5vol％、0.2vol％～0.5vol％，其余是去离子水。
8.一种采用权利要求4～7任一项所述的制备方法获得的异质结太阳能电池，其特征在于，从下往上依次为Al背电极(6)、p或n型单晶硅(5)、本征非晶硅薄膜(4)、n或p型非晶硅薄膜(3)、透明导电膜(2)和Ag栅极(1)。
9.如权利要求8所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属Al背电极(6)厚度为80微米～100微米；p或n型单晶硅(5)厚度为200微米～280微米，本征非晶硅薄膜(4)的厚度为2nm～8nm；n或p型非晶硅薄膜(3)的厚度为12nm～26nm；Ag栅极(1)的厚度为5微米～10微米，栅线宽度为100微米～150微米，间距为2mm～3mm。
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TWI572053B (zh) * 2015-11-26 2017-02-21 財團法人金屬工業研究發展中心 異質接面結合本質矽薄膜太陽電池的製程方法
CN108346707A (zh) * 2018-03-12 2018-07-31 南昌大学 一种进光区域无重掺杂层遮挡的异质结晶体硅双面太阳电池结构
CN110518075B (zh) * 2018-05-22 2021-04-30 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种黑硅钝化膜、其制备方法及应用
CN115602760B (zh) * 2022-11-03 2024-08-20 通威太阳能(金堂)有限公司 一种硅片的制绒方法及太阳电池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012169788A2 (ko) * 2011-06-07 2012-12-13 동우화인켐 주식회사 단결정 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법
CN102299207B (zh) * 2011-08-30 2013-04-03 华北电力大学 用于太阳电池的多孔金字塔型硅表面陷光结构制备方法
CN103456804B (zh) * 2013-09-24 2016-04-27 上海大学 在多晶硅上形成倒金字塔型多孔表面纳米织构的方法及制备短波增强型太阳电池的方法

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