專利名稱：：一種在單晶硅太陽能電池表面上蝕刻絨面的方法
技術領域：
：本發(fā)明工藝涉及一種在單晶硅太陽電池表面上蝕刻絨面的方法，它可廣泛應用于單晶硅太陽電池的表面蝕刻處理，屬于化學蝕刻
技術領域：
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背景技術：
：由于傳統(tǒng)的煤、石油等化石能源儲量有限，且在使用過程中嚴重污染環(huán)境，全球每年排放的CO2量超過500多億噸，嚴重制約了世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。太陽能具有儲量的"無限性"，取之不盡，用之不竭。太陽能電池作為太陽能利用的一種主要形式，目前已經(jīng)成為可再生能源研究的一個熱點。其中單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)技術最為成熟，且轉(zhuǎn)化效率最高，但由于其成本較高，價格還難以與煤電、油電等相競爭，因此，如何降低太陽能電池的生產(chǎn)成本，提高其能量轉(zhuǎn)換效率，成為太陽能研究者的共同目標。為了增加光在太陽能電池表面的吸收，絨面制作成為一個關鍵的步驟。利用堿性溶液在硅片表面的各向異性腐蝕原理，即在晶體硅的〈100〉面的腐蝕速率要遠大于<110〉面和<111〉面的腐蝕速率，可以在硅片表面得到一種絨面結構。目前，在單晶硅太陽能電池的工業(yè)生產(chǎn)中，常用的制絨液主要是NaOH(KOH)與IPA(乙醇，異丙醇等)的混合溶液，也有用NaC03作制絨液，用NaHC03代替IPA作為緩沖液，除此之外，還有使用K2C03,CH3COONa等作為制絨液的研究。但采用這些制絨液還存在很多問題(1)制絨后在硅片表面得到的金字塔顆粒太大，在10ijm左右；(2)IPA價格昂貴，極易揮發(fā)，且生產(chǎn)成本高；(3)制絨后硅片表面的反射率仍然較高；(4)碳酸類溶液雖然價格相對便宜，但極易結晶。因此，尋找一種效果更好，且價格更便宜的制絨液，成為目前許多太陽能電池研究者的一個重要課題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種在單晶硅太陽電池表面蝕刻絨面的方法，使用制絨液可以在單晶硅片表面得到均勻分步的絨面結構，且金字塔顆粒大小適中，在1-4ijm之間，最重要的是在硅片表面得到了較低的反射率，增加了光的吸收。這種制絨液的制備方法簡便，且工藝穩(wěn)定，易于控制。本發(fā)明提供單晶硅太陽能電池表面上蝕刻絨面的方法，采用次氯酸鈉溶液在單晶硅太陽能電池表面進行腐蝕表面與制絨，工藝步驟為①將硅片放入到腐蝕液中，去除表面損傷層，腐蝕液次氯酸鈉含量為8-15wt。/。，溫度控制在85土1°C，反應時間為20-30分鐘；②將腐蝕好的硅片進行制絨，該制絨液由次氯酸鈉，乙醇和去離子水組成，其中次氯酸鈉含量為5wt%，乙醇含量為10vl%，溫度控制在80土rC，反應時間5-15分鐘。③最后將制絨后的硅片用去離子水清洗，干燥，得到單晶硅太陽電池表面均勻的絨面結構，金字塔顆粒大小適中，在1-4pm之間。本發(fā)明的腐蝕液次氯酸鈉的最佳含量為15wt%。本發(fā)明腐蝕好硅片進行制絨的最佳反應時間為15分鐘。本發(fā)明采用獨特的化學試劑對制絨液的各組分進行了合理的配置。次氯酸鈉中所含的活性氯具有很強的氧化性，在提高反應速率，縮短工時的同時，又可以除去殘留在硅片表面的有機污染物與金屬雜質(zhì)離子。運用本發(fā)明的腐蝕液和制絨液蝕刻得到的硅片表面絨面金字塔大小適中(均在4pm以下)，分布均勻，且覆蓋率較好，增加了太陽光的吸收面積，降低了太陽電池表面的反射率。通過分光光度計進行的反射率測量表明，使用本發(fā)明的腐蝕液和制絨液后的硅片表面的反射率在可見光及紅外的大部分波段都比用常規(guī)方法得到的硅片表面低，故用該方法可以制得較高質(zhì)量的單晶硅太陽能電池絨面。本發(fā)明技術方案的突出特點主要表現(xiàn)在①本發(fā)明運用了一種新穎的化學試劑次氯酸鈉作為制絨液，乙醇作為緩沖液，保證了絨面金字塔顆粒的大小都能在一個理想的范圍內(nèi)(1-4pm)，且排列緊密，覆蓋率高。②使用該制絨液可以在太陽能電池表面生成均勻分布的金字塔結構，增加了對太陽光的吸收面積，從而減少太陽光的反射損失。③用該制絨液在硅片表面制得的絨面反射率比用常規(guī)方法在硅片表面制得的絨面反射率低。④次氯酸鈉作為工業(yè)漂白劑的主要成分，其生產(chǎn)工藝已相當成熟，價格也非常便宜。圖1:用本發(fā)明的硅片表面的絨面結構掃描電鏡照片(ioooox)。圖2:用常規(guī)方法NaOH+乙醇的混合液的硅片表面的絨面結構掃描電鏡照片(2500X)。圖3:用本發(fā)明硅片表面的絨面結構反射率與用常規(guī)方法所得的硅表面絨面結構反射率比較。具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步的說明實施例1用常規(guī)方法將電阻率為1Qcm的P型<100>晶面直拉單晶硅片清洗干凈，然后將硅片放入溫度為85土rC的濃度為10wt。/o的次氯酸鈉(NaCIO)溶液中腐蝕25分鐘，以去除硅表面損傷層。然后將腐蝕后的硅片放入80土rC的制絨液(次氯酸鈉5wt°/o,乙醇10vl0/。)中，反應5-10分鐘，硅片取出后用去離子水清洗，并干燥。實施例2按照實施例1的方法將硅片放入到腐蝕液中，去除表面損傷層，所述腐蝕液的配比為次氯酸鈉15wtQ/。，溫度控制在85土rC，反應時間為30分鐘。將腐蝕好的硅片進行制絨，即放入到由次氯酸鈉5wtQ/。，乙醇10vl。/。，去離子水組成的制絨液中。反應時間15分鐘，溫度控制在80土rC。最后將硅片用去離子水清洗，干燥。如圖1所示，在掃描電鏡下可以看到，硅片表面形成了致密的金字塔結構，金字塔顆粒大小約為1~4|jm，且分布均勻，覆蓋率高。實施例3(比較例)此方案使用常規(guī)腐蝕液，其組分為氫氧化鈉，乙醇和去離子水，各自所占百分比為NaOH2wt%，CH3COOH10vl%。用常規(guī)方法將電阻率為1Qcm的P型<100>晶面直拉單晶硅片清洗干凈，再放入溫度為85土rC、濃度為15wt。/。的氫氧化鈉(NaOH)溶液中腐蝕10分鐘以去除表面損傷層。然后將腐蝕后的硅片放入配制好的腐蝕液中，在80土rC溫度下制絨15分鐘，制絨后的硅片取出后經(jīng)去離子水清洗，并干燥。如圖2所示，在掃描電鏡下可以看到，硅片表面形成的金字塔結構，形狀比較大。本發(fā)明制絨試劑的主要技術性能指標見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權利要求1、一種在單晶硅太陽能電池表面上蝕刻絨面的方法，其特征是采用次氯酸鈉溶液在單晶硅太陽能電池表面進行腐蝕與制絨，工藝步驟為①將硅片放入到腐蝕液中，去除表面損傷層，腐蝕液次氯酸鈉的含量為8-15wt％，溫度控制在85±1℃，反應時間為20-30分鐘；②將腐蝕好的硅片進行制絨，該制絨液由次氯酸鈉，乙醇和去離子水組成，其中次氯酸鈉含量為5wt％，乙醇含量為10vl％，溫度控制在80±1℃，反應時間5-15分鐘；③最后將制絨后的硅片用去離子水清洗，干燥，得到單晶硅太陽電池表面均勻的絨面結構，金字塔顆粒大小適中，在1-4μm之間。2、根據(jù)權利要求1所述的在單晶硅太陽能電池表面上蝕刻絨面的方法，其特征是腐蝕液次氯酸鈉的含量為15wt%。3、根據(jù)權利要求1所述的在單晶硅太陽能電池表面上蝕刻絨面的方法，其特征是將腐蝕后的硅片進行制絨的反應時間15分鐘。全文摘要本發(fā)明涉及一種在單晶硅太陽能電池表面上蝕刻絨面的方法，采用次氯酸鈉溶液在單晶硅太陽能電池表面進行腐蝕和蝕刻絨面，其中腐蝕液次氯酸鈉的含量為8-15wt％，制絨液中的次氯酸鈉和乙醇含量為次氯酸鈉5wt％，乙醇vl10％。所得的硅片表面的絨面為顆粒大小適中，均勻分布的金字塔結構，增加了太陽光的吸收面積，降低了太陽電池表面的反射率。本發(fā)明工藝簡單，不需添加其它輔助設備，可廣泛用于單晶硅太陽能電池的表面處理。文檔編號H01L31/18GK101540351SQ20091009759公開日2009年9月23日申請日期2009年4月14日優(yōu)先權日2009年4月14日發(fā)明者唐九耀,孫林鋒申請人:浙江大學