CN110473929B - 一种黑硅制备方法及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种黑硅制备方法，包括：获取硅片；利用预制催化剂胶体在硅片的上表面形成催化剂膜层，得到预处理硅片，预制催化剂胶体包括催化剂、助剂、氧化硅；将预处理硅片置于酸溶液中使催化剂进入预处理硅片，得到黑硅。可见，本申请中的黑硅制备方法，在硅片的上表面形成催化剂膜层，催化剂膜层是由预制催化剂胶体形成的，催化剂在预制催化剂胶体中是均匀分布的，因此在催化剂膜层中催化剂也是均匀分布的，然后将表面涂有催化剂膜层的预处理硅片放入酸溶液中，使位于催化剂膜层中的催化剂落入预处理硅片中后，在预处理硅片中均匀分布，使得到的黑硅表面颜色均匀，改善黑硅外观。此外，本申请还提供一种具有上述优点的太阳能电池。
Description
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，特别是涉及一种黑硅制备方法及太阳能电池。
背景技术
黑硅是硅材料经过表面改性获得的一种新型光电材料，可以有效降低硅材料对太阳光谱的反射并增加对太阳光谱的吸收，从而提高黑硅太阳能电池的效率。
近年来，利用金属催化化学刻蚀(Metal Catalyzed Chemical Etching，简称MCCE)制备黑硅是一种常用的方法。通过将硅片放入含有金属催化剂的刻蚀液中，使金属催化剂沉积在硅片的表面，然后再将表面沉积有金属催化剂的硅片置于酸性溶液中，金属催化剂沉积位置处的硅片被腐蚀形成凹槽，金属催化剂落入凹槽从而进入硅片中，制得黑硅，但是该种方法，在硅片表面的金属催化剂沉积并不均匀，从而使得催化剂进入硅片后仍然分布不均匀，使黑硅表面看起来一部分颜色深，一部分颜色浅，影响黑硅的外观。
因此，如何改善黑硅的外观应是本领技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种黑硅制备方法及太阳能电池，改善黑硅和太阳能电池的外观。
为解决上述技术问题，本申请提供一种黑硅制备方法，包括：
获取硅片；
利用预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成催化剂膜层，得到预处理硅片，所述预制催化剂胶体包括催化剂、助剂、氧化硅；
将所述预处理硅片置于酸溶液中使所述催化剂进入所述预处理硅片，得到黑硅。
可选的，所述利用预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成催化剂膜层包括：
利用旋涂方法将所述预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成所述催化剂膜层。
可选的，所述催化剂为下述任一种或者任意组合催化剂：
银离子、铜离子、铁离子。
可选的，所述催化剂、所述氧化硅、所述助剂的质量比为0.8～1.2:100:200。
本申请还提供一种太阳能电池，包括：
黑硅，且所述黑硅为如上述任一种所述的黑硅制备方法得到；
位于所述黑硅的上表面的扩散层；
位于所述扩散层的上表面的隧穿层；
位于所述隧穿层的上表面的减反层；
位于所述减反层的上表面的正电极；
位于所述黑硅的下表面的钝化层；
位于所述钝化层的下表面的氮化硅层；
位于所述氮化硅层的下表面的背电极。
可选的，所述隧穿层的厚度取值范围为2纳米至4纳米，包括端点值。
可选的，所述钝化层的厚度取值范围为4纳米至15纳米，包括端点值。
可选的，所述氮化硅层的厚度取值范围为100纳米至150纳米，包括端点值。
可选的，所述减反层的厚度取值范围为60纳米至90纳米，包括端点值。
本申请所提供的黑硅制备方法，包括：获取硅片；利用预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成催化剂膜层，得到预处理硅片，所述预制催化剂胶体包括催化剂、助剂、氧化硅；将所述预处理硅片置于酸溶液中使所述催化剂进入所述预处理硅片，得到黑硅。
可见，本申请中的黑硅制备方法，在硅片的上表面形成催化剂膜层，催化剂膜层是由预制催化剂胶体形成的，催化剂在预制催化剂胶体中是均匀分布的，因此在催化剂膜层中催化剂也是均匀分布的，然后将表面涂有催化剂膜层的预处理硅片放入酸溶液中，使位于催化剂膜层中的催化剂落入预处理硅片中后，在预处理硅片中均匀分布，使得到的黑硅表面颜色均匀，改善黑硅外观。此外，本申请还提供一种具有上述优点的太阳能电池。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种黑硅制备方法的流程图；
图2为本申请所提供一种太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，目前制备黑硅的方法是将硅片放入含有金属催化剂的刻蚀液中，使金属催化剂沉积在硅片的表面，然后再将表面沉积有金属催化剂的硅片置于酸性溶液中，金属催化剂沉积位置处的硅片被腐蚀形成凹槽，金属催化剂落入凹槽从而进入硅片中，制得黑硅。但是，在硅片表面的金属催化剂沉积并不均匀，从而使得催化剂进入硅片后仍然分布不均匀，使黑硅表面看起来一部分颜色深，一部分颜色浅，影响黑硅的外观。
有鉴于此，本申请提供了一种黑硅制备方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种黑硅制备方法的流程图，该方法包括：
步骤S101：获取硅片；
一般的，制备黑硅所用的硅片为多晶硅片，在本申请的一个实施中硅片为P型多晶硅片，但是本实施例中对多晶硅片的种类不做具体限定，在本申请的其他实施例中，硅片为N型多晶硅片。
步骤S102：利用预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成催化剂膜层，得到预处理硅片，所述预制催化剂胶体包括催化剂、助剂、氧化硅；
具体的，在硅片的上表面形成催化剂膜层选用预制催化剂胶体的原因是，催化剂在预制催化剂胶体中分散均匀，从而使得催化剂膜层中催化剂分布均匀，进而使得在后续步骤中催化剂进入硅片后依然均匀分布，保证制得黑硅的外观品质。
具体的，预制催化剂胶体为催化剂、助剂、氧化硅粉末在加热条件下进行搅拌制得的溶液状胶体。其中，助剂为树脂和非离子型表面活性剂，本申请中对非离子型表面活性剂的种类以及树脂的种类不做具体限定，可自行选择。
需要说明的是，本申请中对催化剂的种类不作具体限定，可视情况而定。例如，所述催化剂为下述任一种或者任意组合催化剂：银离子、铜离子、铁离子。
优选地，所述催化剂、所述氧化硅、所述助剂的质量比为0.8～1.2:100:200。
步骤S103：将所述预处理硅片置于酸溶液中使所述催化剂进入所述预处理硅片，得到黑硅。
具体的，预处理硅片置于酸溶液中得到黑硅的过程有两种方式，一种为：将预处理硅片置于硝酸和氢氟酸的酸溶液中，氧化硅溶于酸溶液中，去除催化剂膜层，催化剂均匀沉积在预处理硅片的表面；然后取出表面沉积有催化剂的预处理硅片，再将表面沉积有催化剂的预处理硅片置于硝酸和氢氟酸的酸溶液中，催化剂下方的硅被腐蚀从而在预处理硅片的表面形成凹槽，催化剂落入凹槽中，达到刻蚀预处理硅片的效果，制得黑硅；另一种方式为：将预处理硅片置于酸溶液中，催化剂沉积在预处理硅片的表面、预处理硅片的表面被腐蚀均在该酸溶液中进行。
本实施例中的黑硅制备方法，在硅片的上表面形成催化剂膜层，催化剂膜层是由预制催化剂胶体形成的，催化剂在预制催化剂胶体中是均匀分布的，因此在催化剂膜层中催化剂也是均匀分布的，然后将表面涂有催化剂膜层的预处理硅片放入酸溶液中，使位于催化剂膜层中的催化剂落入预处理硅片中后，在预处理硅片中均匀分布，使得到的黑硅表面颜色均匀，改善黑硅外观。
可选的，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述利用预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成催化剂膜层包括：利用旋涂方法将所述预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成所述催化剂膜层，但是本申请对此并不做具体限定，在本申请的其他实施例中，利用丝网印刷的方式将预制催化剂胶体在硅片的上表面形成催化剂膜层。
本申请还提供一种太阳能电池，请参考图2，图2为本申请所提供一种太阳能电池的结构示意图，该太阳能电池包括：
黑硅1，且所述黑硅1为上述任一实施例公开的黑硅制备方法得到；
位于所述黑硅1的上表面的扩散层2；
位于所述扩散层2的上表面的隧穿层3；
位于所述隧穿层3的上表面的减反层6；
位于所述减反层6的上表面的正电极7；
位于所述黑硅1的下表面的钝化层4；
位于所述钝化层4的下表面的氮化硅层5；
位于所述氮化硅层5的下表面的背电极8。
需要指出的是，本实施例中对黑硅1的种类不做具体限定，可视情况而定。例如黑硅1可以为P型黑硅，或者为N型黑硅。
进一步的，当黑硅1为P型黑硅时，扩散层2为磷扩散层，当黑硅1为N型黑硅时，扩散层2为硼扩散层。
具体的，隧穿层3为二氧化硅隧穿层，减反层6为氮化硅减反层，钝化层4为氧化铝钝化层，正电极7为银电极，背电极8为银铝电极。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述隧穿层3的厚度取值范围为2纳米至4纳米，包括端点值，避免隧穿层3的厚度太大，导致隧穿效应降低，并且还会增加生产成本，延长制备工艺时间。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述钝化层4的厚度取值范围为4纳米至15纳米，包括端点值，避免钝化层4的厚度太小，不能阻止黑硅1下表面的表面复合，同时避免钝化层4的厚度太大，使得太阳能电池的串联电阻增加，降低太阳能电池的光电转换效率。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述氮化硅层5的厚度取值范围为100纳米至150纳米，包括端点值，氮化硅层5与钝化层4共同作用，降低黑硅1下表面的表面复合，提升太阳能电池的光电转换效率。
减反层6的作用是减少或者消除光学表面的反射光，增加射入黑硅1表面的光线数量，在本申请的一个实施例中，所述减反层6的厚度取值范围为60纳米至90纳米，包括端点值，以取得最佳减反增透的效果，提升太阳能电池的效率。
本实施例所提供的太阳能电池中的黑硅是由上述任一种黑硅制备方法得到的，通过在硅片的上表面形成催化剂膜层，催化剂膜层是由预制催化剂胶体形成的，催化剂在预制催化剂胶体中是均匀分布的，因此在催化剂膜层中催化剂也是均匀分布的，然后将表面涂有催化剂膜层的预处理硅片放入酸溶液中，使位于催化剂膜层中的催化剂落入预处理硅片中后，在预处理硅片中均匀分布，使得到的黑硅表面颜色均匀，改善黑硅外观，从而使太阳能电池的外观得到改善。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的黑硅制备方法及太阳能电池进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种黑硅制备方法，其特征在于，包括：
获取硅片；
利用预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成催化剂膜层，得到预处理硅片，所述预制催化剂胶体包括催化剂、助剂、氧化硅；所述预制催化剂胶体为溶液状胶体；
将所述预处理硅片置于酸溶液中使所述催化剂进入所述预处理硅片，得到黑硅；其中，所述氧化硅与所述酸溶液反应，以去除所述催化剂膜层并使所述催化剂均匀沉积在所述预处理硅片的表面。
2.如权利要求1所述的黑硅制备方法，其特征在于，所述利用预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成催化剂膜层包括：
利用旋涂方法将所述预制催化剂胶体在所述硅片的上表面形成所述催化剂膜层。
3.如权利要求2所述的黑硅制备方法，其特征在于，所述催化剂为下述任一种或者任意组合催化剂：
银离子、铜离子、铁离子。
4.如权利要求1至3任一项所述的黑硅制备方法，其特征在于，所述催化剂、所述氧化硅、所述助剂的质量比为0.8～1.2:100:200。
5.如权利要求1所述的黑硅制备方法，其特征在于，预处理硅片置于酸溶液中得到黑硅的过程包括两种方式，一种为：将所述预处理硅片置于硝酸和氢氟酸的酸溶液中，氧化硅溶于酸溶液中，去除所述催化剂膜层，所述催化剂均匀沉积在所述预处理硅片的表面；然后取出表面沉积有所述催化剂的所述预处理硅片，再将表面沉积有所述催化剂的所述预处理硅片置于硝酸和氢氟酸的酸溶液中，所述催化剂下方的硅被腐蚀从而在所述预处理硅片的表面形成凹槽，所述催化剂落入凹槽中，达到刻蚀预处理硅片的效果，制得黑硅；另一种方式为：将所述预处理硅片置于酸溶液中，所述催化剂沉积在所述预处理硅片的表面、所述预处理硅片的表面被腐蚀均在该酸溶液中进行。
6.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
黑硅，且所述黑硅为如权利要求1至5任一项所述的黑硅制备方法得到；
位于所述黑硅的上表面的扩散层；
位于所述扩散层的上表面的隧穿层；
位于所述隧穿层的上表面的减反层；
位于所述减反层的上表面的正电极；
位于所述黑硅的下表面的钝化层；
位于所述钝化层的下表面的氮化硅层；
位于所述氮化硅层的下表面的背电极。
7.如权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述隧穿层的厚度取值范围为2纳米至4纳米，包括端点值。
8.如权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化层的厚度取值范围为4纳米至15纳米，包括端点值。
9.如权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述氮化硅层的厚度取值范围为100纳米至150纳米，包括端点值。
10.如权利要求6至9任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述减反层的厚度取值范围为60纳米至90纳米，包括端点值。
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