一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理液及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié) 構(gòu)的處理液及處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 黑硅（blacksilicon)是指幾乎可以吸收所有可見光、反射率極低的硅表面或硅 基薄膜，是最新研究發(fā)現(xiàn)的一種能大幅提高光電轉(zhuǎn)換效率的新型半導體材料。與一般的硅 材料相比，黑硅材料幾乎能陷住所有的可見光，故外觀看上去是黑色的；并且其表面結(jié)構(gòu)為 有序的錐形微結(jié)構(gòu)，光子進入該結(jié)構(gòu)后不會直接被反射出來，而是經(jīng)過多次反射后進入到 硅體里面，減少了光的反射，提高了光的利用率。由于黑硅材料具有優(yōu)異的抗反射特性，因 此，其在光伏領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。
[0003] 目前，黑硅的制備方法主要有以下幾種：激光刻蝕法、反應(yīng)離子刻蝕法（RIE)和金 屬催化劑溶液刻蝕法（MCT)，其中，反應(yīng)離子刻蝕法因其制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)陷光特性 好、反射率低、產(chǎn)品合格率高，成為制備黑硅的最常用的方法之一。反應(yīng)離子刻蝕法的工作 原理具體為：在低真空狀態(tài)下，利用輝光放電產(chǎn)生等離子體，在加速電場的作用下，粒子高 速轟擊在硅片表面，進行物理刻蝕，另外粒子也與表面發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生化學刻蝕作用。 請參照圖1，圖1為反應(yīng)離子刻蝕法設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，該設(shè)備擁有一個高真空反應(yīng)室，反 應(yīng)壓力范圍在1. 3Pa~130Pa，真空室內(nèi)有兩塊平板電極，硅片放置在陰極上，通入氣體首 先變成活性離子，然后在電場的加速下轟擊硅片表面，同時活性粒子和硅反應(yīng)，達到制備黑 硅的目的。如圖2~3所示，圖2~3為采用不同制備方法得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電 鏡照片，其中，圖2為采用HF/HN03體系溶液刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照 片，圖3為采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片。比較可知，采用 不同制備方法得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)有較大差異，采用HF/HN03體系溶液刻蝕法制備得到的 黑硅表面結(jié)構(gòu)形狀為孔洞狀，大小為3μm~7μm，而采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅 表面結(jié)構(gòu)形狀為針狀，大小為200nm~400nm;同時，采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅 相比采用HF/HN03體系溶液刻蝕法制備得到的黑硅反射率由20%下降到7%，反射率的降 低進一步增加了黑硅對光的吸收，提高電池的短路電流。
[0004] 但是，采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，不易 進行鈍化處理，表面結(jié)構(gòu)形成了過多的復合中心，復合嚴重。最終制得的電池片雖然短路電 流有所上升，但是開路電壓大幅下降，電池片的效率并沒有顯著提高，而且由于開路電壓降 低，在電池片制成組件后，封裝損失大大上升，組件功率沒有任何改善甚至有所下降。因此， 如何兼顧黑硅表面結(jié)構(gòu)的光學優(yōu)勢并降低由此帶來的復合損失，是目前研究人員亟待解決 的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理液及處理方 法，采用本發(fā)明提供的處理液對黑硅表面結(jié)構(gòu)進行處理，在保證黑硅具有較低反射率的同 時，能夠提高電池效率和組件功率。
[0006] 本發(fā)明提供了一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理液，包括以下組分：
[0007] 刻蝕劑1重量份；
[0008] 緩沖劑1重量份~15重量份；
[0009] 氧化劑1重量份~15重量份；
[0010] 水20重量份~400重量份；
[0011] 所述刻蝕劑為氫氟酸。
[0012] 優(yōu)選的，所述緩沖劑包括氟化銨、氟化鈉和氟化鉀中的一種或多種。
[0013] 優(yōu)選的，所述氧化劑包括H202、03和ΗΝ03中的一種或多種。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理方法，包括以下步驟：
[0015] 采用上述技術(shù)方案所述的處理液，將待處理的黑硅進行表面處理，得到優(yōu)化后的 黑硅表面結(jié)構(gòu)。
[0016] 優(yōu)選的，所述表面處理的過程具體為：
[0017] 將待處理的黑硅浸漬在所述處理液中進行反應(yīng)，再經(jīng)水洗，得到優(yōu)化后的黑硅表 面結(jié)構(gòu)。
[0018] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)的溫度為20°C~50°C，時間為lmin~lOmin。
[0019] 優(yōu)選的，所述水洗的溫度為5°C~80°C，時間為lmin~lOmin。
[0020] 優(yōu)選的，所述進行表面處理后，還包括：
[0021] 將表面處理后的黑硅進行酸處理，得到優(yōu)化后的黑硅表面結(jié)構(gòu)；
[0022] 所述酸處理的過程具體為：
[0023] 將表面處理后的黑硅浸漬在酸溶液中進行酸洗，再經(jīng)水洗，得到優(yōu)化后的黑硅表 面結(jié)構(gòu)。
[0024] 優(yōu)選的，所述酸洗的溫度為5°C~20°C，時間為lmin~lOmin。
[0025] 優(yōu)選的，所述進行表面處理前，還包括：
[0026] 將黑硅原料進行預(yù)清洗，得到待處理的黑硅；
[0027] 所述預(yù)清洗的過程具體為：
[0028] 將黑硅原料浸漬在清洗液中進行清洗，再經(jīng)水洗，得到待處理的黑硅。
[0029] 本發(fā)明提供了一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理液和處理方法，所述處理液包括 以下組分：亥I」蝕劑1重量份；緩沖劑1重量份~15重量份；氧化劑1重量份~15重量份； 水20重量份~400重量份；所述刻蝕劑為氫氟酸。本發(fā)明提供的處理液通過刻蝕劑、緩沖 劑和氧化劑的協(xié)同作用，使處理液能夠緩慢而均勻的對黑硅表面結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，去除黑硅 表面損傷和懸掛鍵，降低黑硅表面結(jié)構(gòu)的復合速率。本發(fā)明采用上述處理液將黑硅進行表 面處理，得到優(yōu)化后的黑硅表面結(jié)構(gòu)，在保證黑硅具有較低反射率的同時，能夠提高黑硅相 應(yīng)電池效率和相應(yīng)組件功率。實驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的處理液和處理方法優(yōu)化后 的黑硅相應(yīng)電池效率在19%以上，相應(yīng)組件功率在270W以上。
【附圖說明】
[0030] 圖1為反應(yīng)離子刻蝕法設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為采用HF/HN03體系溶液刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片；
[0032] 圖3為采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片；
[0033] 圖4為本發(fā)明實施例5所用的黑硅原料表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖；
[0034] 圖5為本發(fā)明實施例5得到的優(yōu)化后的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā) 明保護的范圍。
[0036] 本發(fā)明提供了一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理液，包括以下組分：
[0037] 刻蝕劑1重量份；
[0038] 緩沖劑1重量份~15重量份；
[0039] 氧化劑1重量份~15重量份；
[0040] 水20重量份~400重量份；
[0041] 所述刻蝕劑為氫氟酸。
[0042] 在本發(fā)明中，所述刻蝕劑為氫氟酸，所述刻蝕劑的作用是對氧化硅進行刻蝕。在本 發(fā)明中，所述氫氟酸的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為30 %~55 %，更優(yōu)選為49 %。本發(fā)明對所述刻蝕劑 的來源沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氫氟酸的市售商品或含有氫氟酸的市售 商品均可。在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，采用含有氫氟酸的市售商品Β0Ε溶液作為刻蝕 劑的來源。在本發(fā)明中，所述處理液包括1重量份的刻蝕劑。
[0043] 在本發(fā)明中，所述緩沖劑優(yōu)選包括氟化銨、氟化鈉和氟化鉀中的一種或多種，更優(yōu) 選為氟化銨。在本發(fā)明中，所述緩沖劑的作用是與刻蝕劑相互配合，使刻蝕劑的刻蝕作用能 夠緩慢而均勻的進行。本發(fā)明對所述緩沖劑的來源沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟 知的上述氟化銨、氟化鈉和氟化鉀的市售商品或含有氟化銨、氟化鈉或氟化鉀的市售商品 均可。在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，采用含有氟化銨的市售商品Β0Ε溶液作為緩沖劑的 來源，所述Β0Ε溶液由氟化銨溶液和氫氟酸混合得到，其中氟化銨溶液的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為 35%~45%，更優(yōu)選為40%。在本發(fā)明中，所述處理液包括1重量份~15重量份的緩沖劑， 優(yōu)選為2重量份~3重量份。
[0044] 在本發(fā)明中，所述氧化劑優(yōu)選包括H202、03和ΗΝ0 3中的一種或多種，更優(yōu)選為H202。 在本發(fā)明