CN107731940B - 一种perc多晶硅太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PERC多晶硅太阳能电池，涉及一种以包含叠加倒四棱锥绒面结构的多晶硅片为基材的PERC太阳能电池及其制备，属于太阳能电池技术领域。本发明提供一种PERC多晶硅太阳能电池，所用的硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括二个或多个至少部分相互叠加的倒四棱锥。所述倒四棱锥组还包括至少部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合，所述长方体沿与倒四棱锥中心线平行的方向上叠加。采用该绒面结构的硅片作为基材，其PERC电池的转换效率得到了提升。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅太阳能电池及其制备方法，尤其涉及一种以包含叠加倒四棱锥绒面结构的多晶硅片为基材的PERC多晶硅太阳能电池及其制备，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
太阳能电池，又称光伏电池，是一种能够将太阳能直接转换成电能的器件，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。由于直接对太阳能进行转化，不会引起环境污染，而且利用的是可再生能源，因此在当今能源紧缺的情形下，太阳能电池是一种具有广阔发展前途的清洁能源。
局部接触背钝化(PERC)太阳能电池是新开发的一种高效太阳能电池，其最早是由新南威尔士大学研发的。由于对电池进行了双面钝化，背面电极采用局域接触的形式，有效地降低了表面复合，提高开路电压，增加背表面反射，提高短路电流，从而提电池效率，目前得到了业界的广泛关注。
传统的PERC太阳能电池的制备流程主要包括如下步骤：制绒扩散、去背结、背面抛光、双面镀膜、背面开膜、印刷烧结。
通常为了提高PERC太阳能电池的转换效率，一般采用对镀膜工艺、印刷烧结(开口)工艺进行改良。
例如专利CN105470347A公开的PERC电池的制作方法中，在硅片的背面覆盖掩膜网版，并利用所述掩膜网版沉积Al2O3薄膜，退火后再沉积Si3N4薄膜，取下所述掩膜网版，形成开槽式钝化膜图案，因此既能实现晶硅电池的局部背接触，又能避免激光开槽所带来的损伤，从而降低复合，降低接触电阻，提高电池转换效率。
专利CN106057975A公开的PERC太阳能电池的制备方法中，在背面沉积氧化铝钝化膜之前进行了预处理步骤，使电池片背面在沉积氧化铝前，对背表面进行了清洁，去除了脏污，从而提升了氧化铝的钝化作用。
专利CN104882498A公开的PERC太阳能电池结构中，通过将开口区设于正面电极的正下方，使2个区域合二为一，从而减少了电池的低效区，提高了电池效率。
然而上述PERC电池及其工艺仅局限于对硅片结构外的薄膜层进行修饰改性，对转换效率的改进有限。
发明人发现，对PERC太阳能电池中的基材-多晶硅片，进行表面织构以形成特殊绒面结构，可有效降低硅片反射率，从而对电流有较大的提升，此外，对于接触电阻Rs，由于纳米结构表面的平整度比微米的蠕虫结构要平整，因此电极接触要好一些，使得填充因子有较大的提升。因此对PERC太阳能电池硅片进行改进，有效地、质变地提高整个太阳能电池的光电转化效率。
常规的表面织构处理形成的结构往往趋向于两种形貌，一种是具有规则形貌的金字塔或倒金字塔形状的绒面结构，另一种是形成完全无规则的“蠕虫”状或多孔状的绒面结构。
其中，金字塔或倒金字塔形状的绒面结构多见于碱性或酸性处理条件直接获得，形成的结构较为单一，比表面积有限的提升极限有限，因此，减反性能具有相应的理论极限，以倒金字塔结构为例，理论上反射率可以降低至5％～15％。
例如，专利CN103733357A为克服上述缺陷，刻意的形成了大小不同的两种正金字塔结构的绒面结构，以期提高单一形貌的金字塔结构的减反理论极限。
目前常规的多晶硅的绒面结构为“蠕虫”状，由于结构较浅，其表面反射率仍然较高，如专利CN106012032A。而多孔状的绒面结构，由于可以在空气和硅基体间形成折射率渐变层，从而提高减反性能，然而，由于表面积过大、表面粗糙，不必要的引入了诸多缺陷，表面复合较高，并不能有效提高电池效率。
例如，专利105154982A公开了一种多晶黑硅制绒品，形成了多孔状的绒面结构，该绒面结构形成了无规的、多孔的表面形貌。
然而，如何克服规则金字塔或“蠕虫”形状的绒面结构的减反极限的限制、以及多孔无规绒面的高复合率，增大直充因子，进而提高PERC电池的光电效率是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明第一方面是提供一种PERC多晶硅太阳能电池，一种PERC多晶硅太阳能电池，包括含倒四棱锥组绒面结构的多晶硅片，设于该硅片上表面的正面氮化硅钝化膜，硅片下表面由上至下依次设有氧化铝钝化膜、背面氮化硅薄膜和铝层，所述氧化铝钝化膜与所述背面氮化硅薄膜上设置开口，其特征在于：所述硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括二个或多个至少部分相互叠加的倒四棱锥。
在一个具体实施方案中，所述倒四棱锥组还包括单独形成的倒四棱锥。
在一个具体实施方案中，所述倒四棱锥组还包括至少部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合，所述长方体沿与倒四棱锥中心线平行的方向上叠加；进一步地，所述至少部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合之间也相互叠加。
在一个具体实施方案中，所述倒四棱锥组的宽度为200-1600nm。
在一个具体实施方案中，所述倒四棱锥组所包括的倒四棱锥深度和宽度的比为0.2-2：1。
在一个具体实施方案中，铝层通过开口与硅片形成局域接触。
在一个具体实施方案中，所述氧化铝钝化膜的厚度为5-100nm。
在一个具体实施方案中，所述氧化铝钝化膜的厚度为5-15nm。
在一个具体实施方案中，所述背面氮化硅薄膜的厚度为70-100nm。
在一个具体实施方案中，硅片上表面还包括银浆形成的前电极。
本发明的第二方面是提供一种PERC多晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)、对多晶硅片进行清洗并表面制绒，得到硅片表面包含倒四棱锥组的绒面结构；
2)、扩散形成P-N结；
3)、刻蚀去除边结，同时对背面进行抛光；
4)、对硅片正面制备钝化膜；
5)、对硅片背面沉积氧化铝钝化膜；
6)、退火后再沉积氮化硅薄膜；
7)、采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，与硅片形成接触，得到PERC太阳能电池。
在一个具体实施方案中，所述步骤1)包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片的制绒具体步骤包括：
a)将多晶硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；
b)将清洗后的多晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得。
在一个具体实施方案中，步骤1)酸性制绒液中包含0.1-1.0mmol/L的银离子、20-180mmol/L的铜离子、2-8mol/L的HF和0.1-8mol/L的H2O2。
在一个具体实施方案中，步骤1)所述一次刻蚀的时间为60-600s，温度为20-35℃。
在一个具体实施方案中，步骤1)所述碱液为含1-10％的KOH或NaOH溶液。
在一个具体实施方案中，步骤1)所述二次刻蚀的时间为5-300s，温度为20-30℃。
在一个具体实施方案中，步骤1)所述二次刻蚀的时间大于等于120s。
在一个具体实施方案中，沉积氧化铝钝化膜温度为180-220℃。
在一个具体实施方案中，背面氮化硅薄膜厚度为70-100nm。
在一个具体实施方案中，退火温度为400-500℃，时间为20-40min。
在一个具体实施方案中，采用激光烧结或激光烧蚀进行开口处理。
在一个具体实施方案中，激光烧结采用先印刷铝浆再烧结，然后用激光逐点烧结，使铝与硅基底融合形成铝硅点接触背电极。
在一个具体实施方案中，激光烧蚀采用在背面膜层上烧蚀出所需的图案，再通过丝网印刷制作背电极。
在一个具体实施方案中，步骤7)之前，在硅片的上表面上印刷银浆形成银电极。
在一个具体实施方案中，对硅片背面采用原子层沉积(ALD)沉积氧化铝钝化膜。
附图说明
图1为本发明PERC太阳能电池的结构示意图。
图2为本发明PERC太阳能电池制绒硅片的表面SEM图，从图中可以看出硅片绒面结构由二个或多个至少部分相互叠加的倒四棱锥绒面结构，单独的倒四棱锥绒面结构，部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合的绒面结构，所述长方体沿与倒四棱锥中心线平行的方向上叠加；以及部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合相互叠加的绒面结构，并且所述绒面结构以部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合的绒面结构或其相互叠加绒面结构为主要绒面结构。
图3为本发明PERC太阳能电池制绒硅片的表面SEM图，圈内部分为典型的部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合的绒面结构，所述长方体沿与倒四棱锥中心线平行的方向上叠加；
图4为图2圈内结构的计算机模拟图；
图5为PERC太阳能电池硅片绒面结构的截面SEM图，图中给出了示例性的结构尺寸；
图6为PERC太阳能电池硅片绒面结构的截面SEM图，图中给出了示例性的结构尺寸；
图7为PERC太阳能电池硅片绒面结构的截面SEM图，图中给出了示例性的结构尺寸。
具体实施方式
还可进一步通过实施例来理解本发明，其中所述实施例说明了一些制备或使用方法。然而，要理解的是，这些实施例不限制本发明。现在已知的或进一步开发的本发明的变化被认为落入本文中描述的和以下要求保护的本发明范围之内。
具体实施方式包括以下三部分：含倒四棱锥绒面结构的硅片及制绒方法、含上述绒面结构硅片的PERC太阳能电池及其制备方法、PERC太阳能电池的性能测试。其中，采用含倒四棱锥组绒面结构的硅片作为基材制备PERC电池是本发明对现有技术做出的最重要的贡献，其突破了现有技术中仅采用镀膜、印刷等工艺来修饰太阳能电池结构的限制。
(一)、本发明PERC太阳能电池的硅片绒面结构及其制绒方法
在目前现有技术中，PERC太阳能电池中使用的多晶硅片典型的绒面结构为倒金字塔结构，其为棱边边长与底边边长相等的倒正四棱锥，即其高与底边边长的比为
在实际获得的具有倒金字塔绒面结构的硅片来说，倒四棱锥的高与底边边长的比一般在0.7-0.9∶1之间。
虽然在现有技术中倒金字塔绒面结构有效降低了多晶硅片的反射率并且通过该类型硅片制备的太阳能电池效率也较蠕虫结构多晶硅片电池有所提高，但是其制备的太阳能电池的电池效率也仅在17.0-18.5％之间。
而本发明得到的PERC太阳能电池结构中的倒四棱锥结构硅片，不仅具有较低的反射率，更为重要的是结构为亚微米级或微米级，且表面光滑，从而在增加光吸收的同时不增加额外的载流子复合，使光学增益被有效地利用起来。此外，由于倒四棱锥独特的结构特性，使在丝网印刷时浆料可以更好地填充于该结构中，获得更优异的电极接触，有效降低了电池的串联电阻、提高了填充因子。总之，倒四棱锥结构低反射、低复合、易填充的特性，使得电池效率有了明显提高。
在本发明PERC太阳能电池硅片中，所述倒四棱锥的顶部是指倒四棱锥深处的细小部分.顶部以上的部分为倒四棱锥的锥体部分，而倒四棱锥的方形面开口部分为倒四棱锥的底部。所述倒四棱锥的顶部选自点、线、方形、圆形、椭圆形或由多条曲线围成的闭合图形中的一种或几种。
另外，在本发明PERC太阳能电池硅片中，所述倒四棱锥组还包括至少部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合，所述长方体沿与倒四棱锥中心线平行的方向上叠加；所述组合的形状参见附图3；其也可以看作部分或全部截角的四面体，所述四面体底部四角中优选有2个角被截或4个角全部被截；进一步地，所述至少部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合之间也相互叠加。
在本发明PERC太阳能电池的多晶硅片绒面结构中，所述倒四棱锥组是随机分布的，并非致密地排布于硅片表面，并且在硅片表面存在少量平锥区域；另外在硅片表面绒面结构中主要为二个、三个、四个、五个或多个倒四棱锥叠加的绒面结构；在一定情况下，所述绒面结构中还可能分布着少量的单个倒四棱锥的绒面结构。
由于倒四棱锥结构的绒面形成了随机分布的倒四棱锥之间相互接触或叠加的特殊绒面结构，提高了不同部位产生的光电子的合理转移；最后，形成了不同层次的陷光结构，增加了有效产生光电子的硅表面的面积，使得硅刻蚀结构深度上得以扩张。该结构进一步提高了光的有效接收面积，使得不同椎体之间并不相互遮挡，且能形成更多次的太阳光的反射，进而提高了整个PERC太阳能电池的光电转换效率。
本发明PERC太阳能电池中的包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片可以通过本领域已知的多种方法进行制备。本领域技术人员能够选用现有的制绒方法，依照上述结构的设定进行制备，已知的方法包括但不限于化学刻蚀、机械刻槽、光刻、反应离子刻蚀、电子束刻蚀等等。
在本发明中，优选采用通过化学蚀刻方法获得所述硅片的绒面结构；其包括以下步骤：
1)将多晶硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；
2)将清洗后的多晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得。
所述酸性制绒液中包含0.1-1.0mmol/L的银离子、20-180mmol/L的铜离子、2-8mol/L的HF和0.1-8mol/L的H2O2。
在步骤1)中，在所述酸性制绒液中银离子的浓度可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.49、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0mmol/L；铜离子的浓度可以是20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170或180mmol/L；HF的浓度可以是2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5或8mol/L；H2O2的浓度可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1、1.25、1.5、1.75、2、2.25、2.5、2.75、3、3.25、3.5、3.75、4、4.25、4.5、4.75、5、5.5、6、6.5、7、7.5或8mol/L。
所述一次刻蚀的时间为可以为60、120、180、240、300、360、420、480、540或600s，温度为可以为20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35℃。
在步骤2)中，所述碱液可以为含1、2、3、4、5、6、7、8、9或10％(重量)的KOH或NaOH溶液。
所述二次刻蚀的时间可以为5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180、200、250或300s，温度可以为20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30℃。优选地，所述二次刻蚀的时间大于等于120s。
为了获得最佳的技术效果，在本发明PERC太阳能电池硅片的制绒方法中，将多晶硅片置入酸性制绒液之前，可以对其进行一定地前处理，例如，在所述步骤1)之前还包括多晶硅片预处理步骤，具体为，采用HF和HNO3混合溶液中在8±1℃下处理1-10min，或者，采用5-20wt％的KOH溶液处理30s-300s。上述方法是现有技术已知的，本领域技术人员可以根据不同情况进行自由选择。
(二)、含倒四棱锥组绒面结构的多晶硅片的PERC太阳能电池及其制备方法
本发明PERC多晶硅太阳能电池的结构为图1所示，包括第(一)部分记载的倒四棱锥组绒面结构的多晶硅片1，设于该硅片1上表面的正面氮化硅钝化膜2，硅片下表面由上至下依次设有氧化铝钝化膜3，厚度为5-100nm，优选5-15nm；背面氮化硅薄膜4，厚度为70-100nm，优选80-90nm；铝层5，所述氧化铝钝化膜3与背面氮化硅薄膜4上设置开口6，铝层5通过开口6与硅片1形成局域接触。
硅片上表面还可以包括银浆形成的前电极。
本发明PERC多晶硅太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
1)、对多晶硅片进行清洗并表面制绒，使得硅片表面包含倒四棱锥组绒面结构；
2)、扩散形成P-N结；
3)、刻蚀去除边结，同时对背面进行抛光；
4)、对硅片正面制备钝化膜；
5)、对硅片背面先用原子层沉积(ALD)沉积氧化铝钝化膜；
6)、退火后再沉积氮化硅薄膜；
7)、采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，与硅片形成接触，得到PERC太阳能电池。
在下列一系列优选的PERC太阳能电池制备的可组合方案中，以下工艺可进行优化组合：沉积氧化铝钝化膜温度为180-220℃；退火温度为400-500℃，时间为20-40min；采用激光烧结或激光烧蚀进行开口处理；激光烧结采用先印刷铝浆再烧结，然后用激光逐点烧结，使铝与硅基底融合形成铝硅点接触背电极；激光烧蚀采用在背面膜层上烧蚀出所需的图案，再通过丝网印刷制作背电极；步骤7)之前，在硅片的上表面上印刷银浆形成银电极；对电池背面采用原子层沉积(ALD)沉积氧化铝钝化膜。
以下实施例是本发明PERC太阳能电池中的具有倒四棱锥结构的多晶硅片的制绒方法。
实施例1
多晶硅片作为基体材料清洗制绒，使得硅片表面包含倒四棱锥组绒面结构，扩散形成P-N结，刻蚀去除边结，同时对背面进行抛光；对硅片正面制备钝化膜；对硅片背面先用原子层沉积(ALD)在180℃沉积厚度为5nm的氧化铝钝化膜；在400℃退火20min后，再沉积氮化硅薄膜；采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，铝层通过开口与硅片形成接触，得到PERC1太阳能电池。
其中，制绒工艺如下：
1)采用HF和HNO3混合溶液中在8±1℃下处理3min。
2)将多晶硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；其中，所述酸性制绒液中包含0.1mmol/L的银离子、100mmol/L的铜离子、5.6mol/L的HF和1.0mol/L的H2O2。一次刻蚀的时间为540s，温度为27℃。
3)将一次刻蚀清洗后的多晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得。其中所述碱液为含2％的NaOH溶液；二次刻蚀的时间为180s，温度为25℃。
实施例2
多晶硅片作为基体材料清洗制绒，使得硅片表面包含倒四棱锥组绒面结构，扩散形成P-N结，刻蚀去除边结，同时对背面进行抛光；对硅片正面制备钝化膜；对硅片背面先用原子层沉积(ALD)在190℃沉积厚度为5nm的氧化铝钝化膜；在400℃退火30min后，再沉积氮化硅薄膜；采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，铝层通过开口与硅片形成接触，得到PERC2太阳能电池。
其中，制绒工艺如下：
1)采用10wt％的KOH溶液在85℃下处理150s。
2)将多晶硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；其中，所述酸性制绒液中包含0.49mmol/L的银离子、60mmol/L的铜离子、5.0mol/L的HF和0.8mol/L的H2O2。一次刻蚀的时间为210s，温度为28℃。
3)将一次刻蚀清洗后的多晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得。其中所述碱液为含1％的NaOH溶液；二次刻蚀的时间为240s，温度为26℃。
实施例3
多晶硅片作为基体材料清洗制绒，使得硅片表面包含倒四棱锥组绒面结构，扩散形成P-N结，刻蚀去除边结，同时对背面进行抛光；对硅片正面制备钝化膜；对硅片背面先用原子层沉积(ALD)在220℃沉积厚度为100nm的氧化铝钝化膜；在500℃退火40min后，再沉积氮化硅薄膜；采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，铝层通过开口与硅片形成接触，得到PERC3太阳能电池。
其中，制绒工艺如下：
1)采用HF和HNO3混合溶液中在8±1℃下处理2min。
2)将多晶硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；其中，所述酸性制绒液中包含0.3mmol/L的银离子、120mmol/L的铜离子、3.5mol/L的HF和2.0mol/L的H2O2。一次刻蚀的时间为240s，温度为26℃。
3)将一次刻蚀清洗后的多晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得。其中所述碱液为含3％的KOH溶液；二次刻蚀的时间为150s，温度为24℃。
实施例4
多晶硅片作为基体材料清洗制绒，使得硅片表面包含倒四棱锥组绒面结构，扩散形成P-N结，刻蚀去除边结，同时对背面进行抛光；对硅片正面制备钝化膜；对硅片背面先用原子层沉积(ALD)在200℃沉积厚度为30nm的氧化铝钝化膜；在500℃退火30min后，再沉积氮化硅薄膜；采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，铝层通过开口与硅片形成接触，得到PERC4太阳能电池。
其中，制绒工艺如下：
1)采用HF和HNO3混合溶液中在8±1℃下处理8min。
2)将多晶硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；其中，所述酸性制绒液中包含1.0mmol/L的银离子、150mmol/L的铜离子、2.4mol/L的HF和1.2mol/L的H2O2。一次刻蚀的时间为210s，温度为29℃。
3)将一次刻蚀清洗后的多晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得。其中所述碱液为含5％的KOH溶液；二次刻蚀的时间为120s，温度为20℃。
实施例5
多晶硅片作为基体材料清洗制绒，使得硅片表面包含倒四棱锥组绒面结构，扩散形成P-N结，刻蚀去除边结，，同时对背面进行抛光；对硅片正面制备钝化膜；对硅片背面先用原子层沉积(ALD)在200℃沉积厚度为10nm的氧化铝钝化膜；在450℃退火30min后，再沉积氮化铝薄膜；采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，铝层通过开口与硅片形成接触，得到PERC5太阳能电池。
其中，制绒工艺如下：
1)采用10wt％的KOH溶液处理250s。
2)将多晶硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；其中，所述酸性制绒液中包含0.7mmol/L的银离子、170mmol/L的铜离子、6.5mol/L的HF和3.0mol/L的H2O2。一次刻蚀的时间为120s，温度为22℃。
3)将一次刻蚀清洗后的多晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得。其中所述碱液为含1％的NaOH溶液；二次刻蚀的时间为280s，温度为20℃。
实施例6
多晶硅片作为基体材料清洗制绒，使得硅片表面包含倒四棱锥组绒面结构，扩散形成P-N结，刻蚀去除边结，，同时对背面进行抛光；对硅片正面制备钝化膜；对硅片背面先用原子层沉积(ALD)在210℃沉积厚度为50nm的氧化铝钝化膜；在450℃退火30min后，再沉积氮化硅薄膜；采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，铝层通过开口与硅片形成接触，得到PERC6太阳能电池。
其中，制绒工艺如下：
1)采用10wt％的KOH溶液处理200s。
2)将多晶硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；其中，所述酸性制绒液中包含0.2mmol/L的银离子、140mmol/L的铜离子、5.0mol/L的HF和2.0mol/L的H2O2。一次刻蚀的时间为240s，温度为26℃。
3)将一次刻蚀清洗后的多晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得。其中所述碱液为含2％的KOH溶液；二次刻蚀的时间为220s，温度为20℃。
将实施例1-6制备的多晶硅片进行电镜扫描，所得SEM图如图2-7所示，所述硅片表面随机分布着的倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包含单独和/或叠加的倒四棱锥，以及至少部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合或其叠加，所述倒四棱锥组所包括的棱锥深度和宽度的比为0.2-2∶1。所述倒四棱锥组的宽度为200-1600nm。
对比PERC太阳能电池的制备：
对比例1为采用CN2016106200797公开的具有蠕虫结构的多晶硅片作为基体材料，扩散形成P-N结，刻蚀去除边结同时对背面进行抛光；对硅片正面制备钝化膜；对硅片背面先用原子层沉积(ALD)在190℃沉积厚度为5nm的氧化铝钝化膜；在400℃退火20min后，再沉积氮化硅薄膜；采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，铝层通过开口与硅片形成接触，得到对比PERC太阳能电池。
对比例2为采用CN201610898676公开的具有倒金字塔绒面结构的多晶硅片作为基体材料，其他制备工艺同对比例1。
对比例3为采用CN201510398065公开的具有倒金字塔绒面结构的多晶硅片作为基体材料，其他制备工艺同对比例1。
对比例4为采用CN 2017100630226公开的具有倒四棱锥绒面结构的多晶硅片作为基体材料，其他制备工艺同对比例1。
(三)、PERC太阳能电池的性能测试
测定实施例1-6以及对比例制备的PERC太阳能电池样品的电池性能，结果如下表。
上表可以看出，本发明采用倒四棱锥绒面结构的多晶硅片作为基材，由于倒四棱锥结构的特点，其反射率比现有技术中的多晶蠕虫等结构的反射率低，因此电池的电流有较大的提升，此外，对于电池的接触电阻Rs，由于纳米结构表面的平整度比微米的蠕虫结构要平整，因此电极接触要好一些，使得填充因子有较大的提升。最终在电池效率上有0.5-0.9％的提升。
本发明内容仅仅举例说明了要求保护的一些具体实施方案，其中一个或更多个技术方案中所记载的技术特征可以与任意的一个或多个技术方案相组合，这些经组合而得到的技术方案也在本申请保护范围内，就像这些经组合而得到的技术方案已经在本发明公开内容中具体记载一样。
Claims (9)
1.一种PERC多晶硅太阳能电池，包括含倒四棱锥组绒面结构的多晶硅片，设于该硅片上表面的正面氮化硅钝化膜，硅片下表面由上至下依次设有氧化铝钝化膜、背面氮化硅薄膜和铝层，所述氧化铝钝化膜与所述背面氮化硅薄膜上设置开口，其特征在于：所述硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括二个或多个至少部分相互叠加的倒四棱锥；所述倒四棱锥组还包括单独形成的倒四棱锥；
所述倒四棱锥组还包括至少部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合，所述长方体沿与倒四棱锥中心线平行的方向上叠加；进一步地，所述至少部分叠加的倒四棱锥和长方体的组合之间也相互叠加；
所述倒四棱锥组的宽度为200-1600nm；
所述倒四棱锥组所包括的倒四棱锥深度和宽度的比为0.2-2∶1；
铝层通过开口与硅片形成局域接触；
所述氧化铝钝化膜的厚度为5-15nm；
所述背面氮化硅薄膜的厚度为70-100nm；
硅片上表面还包括银浆形成的前电极；
所述PERC多晶硅太阳能电池的制备方法，步骤如下：
1)、对多晶硅片进行清洗并表面制绒，得到硅片表面包含倒四棱锥组的绒面结构；制绒具体步骤包括：将硅片放置于酸性制绒液中，进行一次蚀刻，清洗去除金属离子；将清洗后的单晶硅片置于碱液中进行二次刻蚀，清洗即得；所述酸性制绒液中包含0.1-0.49mmol/L的银离子、20-180mmol/L的铜离子、2-8mol/L的HF和0.1-8mol/L的H2O2；所述二次刻蚀的时间为 200-300s；所述碱液为含10％重量的KOH或NaOH溶液；
2)、扩散形成P-N结；
3)、刻蚀去除边结，同时对背面进行抛光；
4)、对硅片正面制备钝化膜；
5)、对硅片背面沉积氧化铝钝化膜；
6)、退火后再沉积氮化硅薄膜；
7)、采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，与硅片形成接触，得到PERC太阳能电池。
2.一种如权利要求1所述PERC多晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)、对多晶硅片进行清洗并表面制绒，得到硅片表面包含倒四棱锥组的绒面结构；
2)、扩散形成P-N结；
3)、刻蚀去除边结，同时对背面进行抛光；
4)、对硅片正面制备钝化膜；
5)、对硅片背面沉积氧化铝钝化膜；
6)、退火后再沉积氮化硅薄膜；
7)、采用激光对背面薄膜进行开口处理，以使得铝层将背面薄膜腐蚀穿，与硅片形成接触，得到PERC太阳能电池。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，沉积氧化铝钝化膜温度为180-220℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，背面氮化硅薄膜厚度为70-100nm。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，退火温度为400-500℃，时间为20-40min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，采用激光烧结或激光烧蚀进行开口处理。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，激光烧结采用先印刷铝浆再烧结，然后用激光逐点烧结，使铝与硅基底融合形成铝硅点接触背电极。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，激光烧蚀采用在背面膜层上烧蚀出所需的图案，再通过丝网印刷制作背电极。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，对硅片背面采用原子层沉积(ALD)的方法沉积氧化铝钝化膜。
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