CN111341884A - 一种硅片及其表面倒金字塔结构制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种硅片表面倒金字塔结构制备方法，包括：获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片；利用预制溶液处理所述预处理硅片的表面，在所述表面形成倒金字塔结构，其中，所述预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液。可见，本申请中在得到预处理硅片后，只需要用预制溶液处理预处理硅片的表面这一步即可在处理预处理硅片表面形成倒金字塔结构，工艺简单，适合进行量产，同时，预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液，成分简单，无需使用任何有机物、添加剂等，可以有效降低成本，并且不会给后续清洗以及废液处理增加压力。此外，本申请还提供一种具有上述倒金字塔结构的硅片。

Description

一种硅片及其表面倒金字塔结构制备方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种硅片及其表面倒金字塔结构制备方法。
背景技术
降本增效一直是光伏企业研究和追求的目标，在硅片表面形成倒金字塔结构能够进一步提高太阳能电池对光的有效吸收、减少复合，使太阳能电池的效率得到以提升。
目前在硅片的表面制备倒金字塔结构时常采用以下方式：第一种为分步法，首先在氢氟酸和硝酸银的混合溶液中沉积银，然后在氢氟酸和双氧水的混合溶液进行化学腐蚀，再使用硝酸去除银，使用氢氟酸和硝酸进行扩孔处理，该种方法工艺繁琐，所需设备槽体数量较多，不适用于量产；第二种为使用络合物盐(含有金、银、镍、锌、锡等离子)和聚乙烯吡咯烷酮以及氯化钠在硅片表面制备倒金字塔结构，该方法需要使用添加剂，成本高，同时聚乙烯吡咯烷酮等相关有机溶剂会给后续清洗以及废液处理带来一定的压力。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种硅片及其表面倒金字塔结构制备方法，以简化倒金字塔结构的制备工艺，同时降低制作成本。
为解决上述技术问题，本申请提供一种硅片表面倒金字塔结构制备方法，包括：
获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片；
利用预制溶液处理所述预处理硅片的表面，在所述表面形成倒金字塔结构，其中，所述预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液。
可选的，所述预制溶液中硝酸铜：氢氟酸：双氧水的摩尔比的取值范围为1:100:20至1:500:20，包括端点值。
可选的，所述在所述表面形成倒金字塔结构之后，还包括：
利用碱溶液对所述倒金字塔结构进行修饰。
可选的，在所述利用碱溶液对所述倒金字塔结构进行修饰之后，还包括：
利用酸混合液清洗修饰后的倒金字塔结构。
可选的，在所述利用酸混合液清洗修饰后的倒金字塔结构之后，还包括：
烘干清洗后的倒金字塔结构。
可选的，在所述获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片之前，还包括：
对待清洁硅片进行预清洗处理，得到所述预处理硅片。
可选的，预清洗处理时所用的溶液为氢氧化钾和双氧水的混合溶液。
可选的，所述预处理硅片为下述任一种硅片：
单晶硅片、类单晶硅片、多晶硅片。
本申请还提供一种硅片，所述硅片的表面具有倒金字塔结构，且所述倒金字塔结构由上述任一种所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法制得。
本申请所提供的硅片表面倒金字塔结构制备方法，包括：获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片；利用预制溶液处理所述预处理硅片的表面，在所述表面形成倒金字塔结构，其中，所述预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液。可见，本申请中在得到预处理硅片后，只需要用预制溶液处理预处理硅片的表面这一步即可在处理预处理硅片表面形成倒金字塔结构，工艺简单，适合进行量产，同时，预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液，成分简单，无需使用任何有机物、添加剂等，可以有效降低成本，并且不会给后续清洗以及废液处理增加压力。此外，本申请还提供一种具有上述倒金字塔结构的硅片。
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硅片表面倒金字塔结构制备方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的倒金字塔结构的微观结构图；
图3为本申请实施例所提供的另一种硅片表面倒金字塔结构制备方法的流程图。
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，目前制备倒金字塔结构时采用分步法或者使用含有添加的溶液制备，分步法工艺繁琐，所需设备槽体数量较多，不适用于量产，使用含有添加的溶液制备时成本高，同时会给后续清洗以及废液处理增加压力。
有鉴于此，本申请提供了一种硅片表面倒金字塔结构制备方法，请参考图1和图2，图1为本申请实施例所提供的一种硅片表面倒金字塔结构制备方法的流程图，图2为本申请实施例所提供的倒金字塔结构的微观结构图，该方法包括：
步骤S101：获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片。
可选的，所述预处理硅片为下述任一种硅片：
单晶硅片、类单晶硅片、多晶硅片。
步骤S102：利用预制溶液处理所述预处理硅片的表面，在所述表面形成倒金字塔结构，其中，所述预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液。
具体的，预制溶液在处理预处理硅片表面时，控制温度在40至60℃之间，处理时间在2至5min。
优选地，所述预制溶液中硝酸铜：氢氟酸：双氧水的摩尔比的取值范围为1:100:20至1:500:20，包括端点值，以获得反射率在8％以下的倒金字塔结构，相较于现有技术中反射率高达12％左右绒面结构，反射率明显降低，提升光线的利用率。当预制溶液中硝酸铜、氢氟酸、双氧水的摩尔比在上述范围之外时，预处理硅片表面的绒面结构为类倒金字塔结构或者碗状结构，反射率要高于倒金字塔结构。
本实施例中在得到预处理硅片后，只需要用预制溶液处理预处理硅片的表面这一步即可在处理预处理硅片表面形成倒金字塔结构，工艺简单，适合进行量产，使用单晶槽式碱制绒机台即可实现，无需对设备进行更换和改造，同时，预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液，成分简单，无需使用任何有机物、添加剂等，可以有效降低成本，并且不会给后续清洗以及废液处理增加压力。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述在所述表面形成倒金字塔结构之后，还包括：
利用碱溶液对所述倒金字塔结构进行修饰。
需要说明的是，本申请中的碱溶液包括但不限于氢氧化钾溶液或者氢氧化钠溶液。
具体的，在室温下使用浓度在0.5至1％的氢氧化钾溶液对倒金字塔绒面修饰30至60秒。
本实施例中利用碱溶液进行修饰的目的是：第一，中和残留在倒金字塔结构表面的酸性预制溶液；第二，预制溶液处理预处理硅片的表面后，同时会在表面形成多孔硅，碱溶液可去除多孔硅，修饰倒金字塔绒面结构；第三，使得形成倒金字塔结构时形成的铜单质脱落。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述利用碱溶液对所述倒金字塔结构进行修饰之后，还包括：
利用酸混合液清洗修饰后的倒金字塔结构。
具体的，酸混合液为氢氟酸和盐酸的混合液，盐酸去除铜金属离子，氢氟酸使倒金字塔结构表面疏水。
请参考图3，图3为本申请实施例所提供的另一种硅片表面倒金字塔结构制备方法的流程图。
步骤S201：获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片。
步骤S202：利用预制溶液处理所述预处理硅片的表面，在所述表面形成倒金字塔结构，其中，所述预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液。
步骤S203：利用碱溶液对所述倒金字塔结构进行修饰。
步骤S204：利用酸混合液清洗修饰后的倒金字塔结构。
步骤S205：烘干清洗后的倒金字塔结构。
经过烘干处理后的倒金字塔结构可以进行扩散处理等一系列制备太阳能电池的工艺流程。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片之前，还包括：
对待清洁硅片进行预清洗处理，得到所述预处理硅片。
优选地，预清洗处理时所用的溶液为氢氧化钾和双氧水的混合溶液，氢氧化钾和双氧水的混合溶液的清洁能力强，对待清洁硅片的损伤层及表面杂质去除效果好。
具体的，氢氧化钾和双氧水的浓度均在5至15％之间，预清洗处理温度在60至80℃之间，时间控制在3至5min。
本申请还提供一种硅片，所述硅片的表面具有倒金字塔结构，且所述倒金字塔结构由上述任一种所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法制得。
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硅片及其表面倒金字塔结构制备方法进行了详细介绍。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 (9)

1.一种硅片表面倒金字塔结构制备方法，其特征在于，包括：
获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片；
利用预制溶液处理所述预处理硅片的表面，在所述表面形成倒金字塔结构，其中，所述预制溶液为硝酸铜、氢氟酸、双氧水的混合溶液。
2.如权利要求1所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法，其特征在于，所述预制溶液中硝酸铜：氢氟酸：双氧水的摩尔比的取值范围为1:100:20至1:500:20，包括端点值。
3.如权利要求1所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法，其特征在于，所述在所述表面形成倒金字塔结构之后，还包括：
利用碱溶液对所述倒金字塔结构进行修饰。
4.如权利要求3所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法，其特征在于，在所述利用碱溶液对所述倒金字塔结构进行修饰之后，还包括：
利用酸混合液清洗修饰后的倒金字塔结构。
5.如权利要求4所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法，其特征在于，在所述利用酸混合液清洗修饰后的倒金字塔结构之后，还包括：
烘干清洗后的倒金字塔结构。
6.如权利要求1所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法，其特征在于，在所述获取去除损伤层及表面杂质的预处理硅片之前，还包括：
对待清洁硅片进行预清洗处理，得到所述预处理硅片。
7.如权利要求6所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法，其特征在于，预清洗处理时所用的溶液为氢氧化钾和双氧水的混合溶液。
8.如权利要求1至7任一项所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法，其特征在于，所述预处理硅片为下述任一种硅片：
单晶硅片、类单晶硅片、多晶硅片。
9.一种硅片，其特征在于，所述硅片的表面具有倒金字塔结构，且所述倒金字塔结构由如权利要求1至8任一项所述的硅片表面倒金字塔结构制备方法制得。
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