CN104701407A - 太阳能电池和长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种太阳能电池的表面制绒处理方法，包括如下步骤：a、提供硅片和刻蚀剂；b、将所述硅片置于安放有所述刻蚀剂的反应室内或所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀；c、重复步骤b至少一次。本发明的太阳能电池表面制绒处理方法，由于更好的化学反应，和气相刻蚀时在雾状下，形成更好的非均匀性，因此对于其他非晶向的硅片能够获得较好的多孔层，从而获得更低的光反射率。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池制备领域，特别涉及一种太阳能电池的表面制绒处理方法和一种长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法。
背景技术
太阳能电池作为一种高效的绿色可持续能源，已经被广泛研究和利用。但是由于太阳能电池的制造成本太高，因而无法取代传统能源，因此降低成本就成为太阳能电池应用的最大问题。而太阳能电池的成本与电池的效率密切相关，因此如何提高电池的转化效率是太阳能电池行业能否进一步发展的关键。传统硅片的折射率很高，其反射损失一般可以达到40%以上，在之前的太阳能电池制备工艺中，提出了将硅片制成具有绒面的表面，以便提高光陷率，但是这样的硅片反射率也在10%左右。
目前主流的硅衬底的制绒技术包括（1）单晶硅碱制绒、（2）离子反应刻蚀（RIE）干法制绒和（3）湿法酸制绒。
碱制绒是用单晶结构的各向异性的物理性质参与反应形成随机排列的金字塔状表面形貌。
离子反应刻蚀（RIE）是一种干法制绒方式，通过等离子体的反应，产生的离子轰击硅片的表面，获得设定的表面形貌以减少对光线的反射。如果使用掩膜会得到更加好的效果。
湿法酸制绒是目前主流的制绒技术，相比于碱制绒有着不错的效果。湿法酸制绒的主要优势在于低成本，酸制绒利用HF/HNO3组合与多晶硅片表面反应形成小洼坑状形貌，减少反射。因此具有较好的应用价值。然而目前湿法酸制绒，通常是对于晶向（100）的单晶硅采用KOH，对于多晶硅采用例如HF/HNO3的酸作为刻蚀剂。但两种刻蚀剂均不能对其他晶向的单晶硅起到较好的刻蚀效果。
因此需要提出一种新的太阳能电池表面制绒处理方法，能够对其他晶向的单晶硅进行处理。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了太阳能电池和长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法，具体来说：
本发明提出了一种太阳能电池的表面制绒处理方法，包括如下步骤：a、提供硅片和刻蚀剂；b、将所述硅片置于安放有所述刻蚀剂的反应室内或所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀；c、重复步骤b至少一次。
其中，所述刻蚀剂为：由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成，或者刻蚀剂中可以加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。
本发明还提出了一种太阳能电池的表面制绒处理方法，包括如下步骤：a、提供硅片和多种刻蚀剂；b、将所述硅片置于安放有某种所述刻蚀剂的反应室内或某种所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述硅片浸入某种刻蚀剂中进行液相刻蚀；c、重复步骤b至少一次，其中在所述各重复步骤中可以选择与上一次刻蚀所使用的刻蚀剂相同或不同的刻蚀剂进行化学气相刻蚀或液相刻蚀。
其中，所述刻蚀剂包括：（1）由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成；（2）在（1）所述的刻蚀剂中加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。
以上两种太阳能电池的表面制绒处理方法中，所述刻蚀剂在所述化学气相刻蚀步骤中包括硅、鍺、或其他半导体材料。在所述化学气相刻蚀步骤中，刻蚀剂的温度被设置在0到85度之间。
本发明的太阳能电池表面制绒处理方法，由于更好的化学反应，和气相刻蚀时在雾状下，形成更好的非均匀性，因此，对于其他非（100）晶向的硅片能够获得较好的多孔层，从而获得更低的光反射率。
本发明提出了一种长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法，包括如下步骤：a、提供刻蚀剂和具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的硅片；b、对所述硅片的第一表面和第二表面进行构图；c、从所述硅片的第一表面刻蚀多个第一沟槽；以及从所述硅片的第二表面刻蚀多个第二沟槽，其中每个所述第二沟槽位于相邻的两个所述第一沟槽之间，以使所述硅片形成长城型结构；d、将所述长城型结构的硅片置于安放有所述刻蚀剂的反应室内或所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述长城型结构的硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀；e、重复步骤d至少一次。
其中，所述刻蚀剂为：由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成，或者刻蚀剂中可以加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。
本发明还提出了一种长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法，包括如下步骤：a、提供多种刻蚀剂和具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的硅片；b、对所述硅片的第一表面和第二表面进行构图；c、从所述硅片的第一表面刻蚀多个第一沟槽；以及从所述硅片的第二表面刻蚀多个第二沟槽，其中每个所述第二沟槽位于相邻的两个所述第一沟槽之间，以使所述硅片形成长城型结构；d、将所述长城型结构的硅片置于安放有某种所述刻蚀剂的反应室内或某种所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述长城型结构的硅片浸入某种刻蚀剂中进行液相刻蚀；e、重复步骤d至少一次，其中在所述各重复步骤中可以选择与上一次刻蚀所使用的刻蚀剂相同或不同的刻蚀剂进行化学气相刻蚀或液相刻蚀。
其中，所述刻蚀剂包括：（1）由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成；（2）在（1）所述的刻蚀剂中加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。
以上两种长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法中，所述刻蚀剂在所述化学气相刻蚀步骤中包括硅、鍺、或其他半导体材料。在所述化学气相刻蚀步骤中，刻蚀剂的温度被设置0到85度之间。
本发明的长城型太阳能电池基板表面制绒处理方法，由于更好的化学反应，和气相刻蚀时在雾状下，形成更好的非均匀性，因此，对于这种长城型结构的硅片，其非（100）晶向的部分能够获得较好的多孔层，从而获得更低的光反射率。
本发明中的化学蒸气气相刻蚀方法简易可行，为产生更好结果，也可和湿法刻蚀结合使用。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明太阳能电池的表面制绒处理方法的实施例的步骤b化学气象刻蚀的示意图；
图2为本发明太阳能电池的表面制绒处理方法的实施例的步骤b液相刻蚀的示意图；
图3为本发明长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法的步骤d化学气象刻蚀的示意图；
图4为本发明长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法的步骤d液相刻蚀的的示意图；
图5为本发明的现场实验效果图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
根据本发明的一个实施例，提供了一种太阳能电池表面制绒处理方法，包括：步骤a、提供刻蚀剂和硅片。所述刻蚀剂可以是由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成，或者刻蚀剂中可以加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。优选地，选择由浓度为49%的HF、浓度为70%的HNO3和H2O以1:5.3:3.3的重量比混合而成的刻蚀剂，所述刻蚀剂在所述化学气相刻蚀步骤中包括硅、鍺、或其他半导体材料。所述硅片厚度20至1000微米。特别地，在单晶时，吸光面的晶向可以为任一晶向。
而后在步骤b中，参考图1或图2，将所述硅片1置于所述刻蚀剂2的上方进行化学气相刻蚀或者将所述硅片1浸入所述刻蚀剂2中进行液相刻蚀。所述步骤b可以是进行气相刻蚀也可以是液相刻蚀。例如，首先将刻蚀剂的温度设置0到85度之间，优选为环境温度，而后将硅片的吸光面朝向所述刻蚀剂，进行化学气相刻蚀。或者参考图2，将所述硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀。优选地，所述化学气象刻蚀步骤中，所述刻蚀剂中包括硅、鍺、或其他半导体材料。
在步骤c中，上述b的步骤可以多次重复，即可以对所述硅片进行多次气相或液相刻蚀，例如，可以混合进行多次气相和液相刻蚀，当然，也可以是进行多次单类型的刻蚀，例如多次气相刻蚀或多次液相刻蚀。
作为第二实施例，本发明还提供了一种太阳能电池表面制绒处理方法，包括：步骤a、提供硅片和多种刻蚀剂；所述刻蚀剂可以是由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成。优选地，选择由浓度为49%的HF、浓度为70%的HNO3和H2O以1:5.3:3.3的重量比混合而成的刻蚀剂，同时可以制备其他形式的刻蚀剂，例如将H2SO4加入上述刻蚀剂中或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。所述刻蚀剂在所述化学气相刻蚀步骤中包括硅、鍺、或其他半导体材料。所述硅片厚度20至1000微米。特别地，在单晶时，吸光面的晶向可以为任一晶向。
而后在步骤b，参考图1或图2，将所述硅片1置于所述刻蚀剂2的上方进行化学气相刻蚀，或者将所述硅片1浸入所述刻蚀剂2中进行液相刻蚀。所述步骤b可以是进行气相刻蚀也可以是液相刻蚀。例如，首先将刻蚀剂的温度设置0到85度之间，优选为环境温度度，而后将硅片的吸光面朝向所述刻蚀剂，进行化学气相刻蚀。或者参考图2，将所述硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀。优选地，所述化学气相刻蚀步骤中，所述刻蚀剂中包括硅、鍺、或其他半导体材料。
在步骤c中，上述b的步骤可以多次重复，即可以对所述硅片进行多次气相或液相刻蚀，例如，可以混合进行多次气相和液相刻蚀，当然，也可以是进行多次单类型的刻蚀，例如多次气相刻蚀或多次液相刻蚀，在所述各重复步骤中可以选择与上一次刻蚀所使用的刻蚀剂相同或不同的刻蚀剂进行化学气相刻蚀或液相刻蚀。
参考图5可以看出，“◆”代表按照现有工厂标准制绒获得的硅片，“○”代表按照本发明表面制绒处理方法进行过一次化学气相刻蚀获得的硅片，横轴为硅片的厚度，纵轴为硅片的光反射率。从图中可以看出经过一次气相刻蚀的硅片样品比原有样品的光反射率有了显著降低。
以上已经根据本发明的第一、第二实施例详细阐释了本发明的太阳能电池表面制绒处理方法。由于更好的化学反应，和气相刻蚀时在雾状下，形成更好的非均匀性，因此，对于其他非（100）晶向的硅片能够获得较好的多孔层，从而获得更低的光反射率。
下面将结合附图3-4，描述本发明的第三实施例，在第三实施例中，所述硅片在进行化学气相刻蚀前首先进行长城型结构的处理，其处理方法可以参照中国专利申请CN101997041A，具体来说，首先在步骤a提供刻蚀剂和硅片。所述刻蚀剂可以是由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成，或者刻蚀剂中可以加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。优选地，选择由浓度为49%的HF、浓度为70%的HNO3和H2O以1:5.3:3.3的重量比混合而成的刻蚀剂，所述刻蚀剂在所述化学气相刻蚀步骤中包括硅、鍺、或其他半导体材料。所述硅片具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。
在步骤b，对所述硅片的第一表面和第二表面进行构图。
步骤c，从所述硅片的第一表面刻蚀多个第一沟槽；以及从所述硅片的第二表面刻蚀多个第二沟槽，其中每个所述第二沟槽位于相邻的两个所述第一沟槽之间，以使所述硅片形成长城型结构。举例来说，当所述硅片的第一表面或第二表面的晶向为{110}或{112}的情况下，所述刻蚀剂将会停止在衬底的{111}晶面上，所形成的第一沟槽和第二沟槽其侧壁所对应的表面的晶向为{111}，从而获得具有特定晶向的表面。
此后，与第一实施例类似地，步骤d，参考图3或图4，将所述长城型结构的硅片3置于安放有所述刻蚀剂2的反应室内进行化学气相刻蚀或者将长城型结构的硅片3浸入所述刻蚀剂2中进行液相刻蚀。所述步骤d可以是进行气相刻蚀也可以是液相刻蚀。例如，首先将刻蚀剂的温度设置0到85度之间，优选为环境温度，而后将长城型结构的硅片的第一或第二沟槽部分朝向所述刻蚀剂，进行化学气相刻蚀。或者参考图4，将所述长城型结构的硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀。
此后在步骤e，上述d的步骤可以多次重复，即可以对所述硅片进行多次气相或液相刻蚀，例如，可以混合进行多次气相和液相刻蚀，当然，也可以是进行多次单类型的刻蚀，例如多次气相刻蚀或多次液相刻蚀。
根据本发明的第四实施例，在第四实施例与第三实施例基本相同，其区别在于，所提供的刻蚀剂可以为多种，例如由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成。优选地，选择由浓度为49%的HF、浓度为70%的HNO3和H2O以1:5.3:3.3的重量比混合而成的刻蚀剂，同时可以制备其他形式的刻蚀剂，例如将H2SO4加入上述刻蚀剂中或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。所述硅片具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。
在步骤b，对所述硅片的第一表面和第二表面进行构图。
步骤c，从所述硅片的第一表面刻蚀多个第一沟槽；以及从所述硅片的第二表面刻蚀多个第二沟槽，其中每个所述第二沟槽位于相邻的两个所述第一沟槽之间，以使所述硅片形成长城型结构。举例来说，当所述硅片的第一表面或第二表面的晶向为{110}或{112}的情况下，所述刻蚀剂将会停止在衬底的{111}晶面上，所形成的第一沟槽和第二沟槽其侧壁所对应的表面的晶向为{111}，从而获得具有特定晶向的表面。
此后，与第一实施例类似地，步骤d，参考图3或图4，将所述长城型结构的硅片3置于安放有所述刻蚀剂2的反应室内进行化学气相刻蚀或者将所述长城型结构的硅片3浸入所述刻蚀剂2中进行液相刻蚀。所述步骤d可以是进行气相刻蚀也可以是液相刻蚀。例如，首先将刻蚀剂的温度设置0到85度之间，优选为环境温度，而后将长城型结构的硅片的第一或第二沟槽部分朝向所述刻蚀剂，进行化学气相刻蚀。或者参考图4，将所述长城型结构的硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀。
此后在步骤e，上述d的步骤可以多次重复，例如，可以混合进行多次气相和液相刻蚀，当然，也可以是进行多次单类型的刻蚀，例如多次气相刻蚀或多次液相刻蚀，在所述各重复步骤中可以选择与上一次刻蚀所使用的刻蚀剂相同或不同的刻蚀剂进行化学气相刻蚀或液相刻蚀。
参考图5可以看出，经过一次气相刻蚀的硅片样品比原有样品的光反射率有了显著降低。
以上已经根据本发明的第三、第四实施例详细阐释了本发明的长城型太阳能电池基板表面制绒处理方法。由于更好的化学反应，和气相刻蚀时在雾状下，形成更好的非均匀性，因此，对于这种长城型结构的硅片，其非（100）晶向的部分能够获得较好的多孔层，从而获得更低的光反射率。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
Claims (12)
1.一种太阳能电池的表面制绒处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、提供硅片和刻蚀剂；
b、将所述硅片置于安放有所述刻蚀剂的反应室内或所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀；
c、重复步骤b至少一次。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀剂为：由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成，或者刻蚀剂中可以加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。
3.一种太阳能电池的表面制绒处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、提供硅片和多种刻蚀剂；
b、将所述硅片置于安放有某种所述刻蚀剂的反应室内或某种所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述硅片浸入某种刻蚀剂中进行液相刻蚀；
c、重复步骤b至少一次，其中在所述各重复步骤中可以选择与上一次刻蚀所使用的刻蚀剂相同或不同的刻蚀剂进行化学气相刻蚀或液相刻蚀。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述刻蚀剂包括：（1）由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成；（2）在（1）所述的刻蚀剂中加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。
5.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述刻蚀剂在所述化学气相刻蚀步骤中包括硅、鍺、或其他半导体材料。
6.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，在所述化学气相刻蚀步骤中，刻蚀剂的温度被设置在0到85度之间。
7.一种长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、提供刻蚀剂和具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的硅片；
b、对所述硅片的第一表面和第二表面进行构图；
c、从所述硅片的第一表面刻蚀多个第一沟槽；以及从所述硅片的第二表面刻蚀多个第二沟槽，其中每个所述第二沟槽位于相邻的两个所述第一沟槽之间，以使所述硅片形成长城型结构；
d、将所述长城型结构的硅片置于安放有所述刻蚀剂的反应室内或所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述长城型结构的硅片浸入所述刻蚀剂中进行液相刻蚀；
e、重复步骤d至少一次。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述刻蚀剂为：由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成，或者刻蚀剂中可以加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。
9.一种长城型太阳能电池基板的表面制绒处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、提供多种刻蚀剂和具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的硅片；
b、对所述硅片的第一表面和第二表面进行构图；
c、从所述硅片的第一表面刻蚀多个第一沟槽；以及从所述硅片的第二表面刻蚀多个第二沟槽，其中每个所述第二沟槽位于相邻的两个所述第一沟槽之间，以使所述硅片形成长城型结构；
d、将所述长城型结构的硅片置于安放有某种所述刻蚀剂的反应室内或某种所述刻蚀剂上方进行化学气相刻蚀或者将所述长城型结构的硅片浸入某种刻蚀剂中进行液相刻蚀；
e、重复步骤d至少一次，其中在所述各重复步骤中可以选择与上一次刻蚀所使用的刻蚀剂相同或不同的刻蚀剂进行化学气相刻蚀或液相刻蚀。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述刻蚀剂包括：（1）由浓度为30-65%的HF、浓度为45-85%的HNO3和H2O以基本1:3:8-1:8:3的重量比混合而成；（2）在（1）所述的刻蚀剂中加入H2SO4或由H2SO4全部或部分取代HF或HNO3中的一种。
11.根据权利要求7-10所述的方法，其特征在于，所述刻蚀剂在所述化学气相刻蚀步骤中包括硅、鍺、或其他半导体材料。
12.根据权利要求7-10所述的方法，其特征在于，在所述化学气相刻蚀步骤中，刻蚀剂的温度被设置0到85度之间。
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