專利名稱：一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池制絨的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝。
背景技術(shù)：
隨著傳統(tǒng)能源的日益枯竭和石油價(jià)格的不斷上升，以及人們對自身環(huán)境要求的不 斷提升，作為無污染的清潔能源，太陽能電池的發(fā)展極其迅速。而作為現(xiàn)今占據(jù)太陽能電池 大部分市場的晶體硅太陽能電池，其制備技術(shù)一直代表著整個太陽能電池工業(yè)的制備技術(shù) 水平。如提高轉(zhuǎn)換效率是太陽能電池研究的重點(diǎn)課題之一，有效的減少太陽光在晶體硅片 表面的反射損失是提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的一個重要方法。為了有效的降低晶體硅表面的反射，提高陷光效果，絨面制備是一個非?？尚械?工藝，目前晶體硅太陽電池工業(yè)化生產(chǎn)中普遍采用濕法制絨技術(shù)制作電池表面絨面結(jié)構(gòu)， 如采用堿溶液體系制備單晶硅絨面，表面反射率能夠控制在12%左右；采用酸溶液體系制 備多晶絨面，表面反射率控制在21%左右，在這種情況下太陽能電池的表面反射損失很大， 外量子效率較低，硅表面絨面的大小和形狀不易控制，同時(shí)因大量腐蝕性、有毒化學(xué)品的使 用也給環(huán)境帶來了破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕 制絨工藝，本發(fā)明制備的絨面可使硅片表面的反射率降低至2%以下，增加光的吸收，與傳 統(tǒng)的濕法化學(xué)腐蝕絨面技術(shù)相比，能夠獲得更高的電池光電轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可降低因制絨 工藝而引起的環(huán)境污染，適用于晶體硅太陽能電池工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，技術(shù)方案為一種晶體硅太 陽能電池干法刻蝕制絨工藝，包括硅片表面預(yù)處理步驟、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)步驟、刻蝕后 的硅片表面殘余物去除步驟，對硅片表面進(jìn)行預(yù)處理后，再在硅片表面制備納米掩膜層，然 后將具有納米掩膜層的硅片進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕(RIE)，最后進(jìn)行表面殘余物去除后，在硅片 表面形成絨面。硅片表面預(yù)處理步驟為采用有機(jī)清洗劑如丙酮，或SCl (氨水和雙氧水混合溶 液)對硅片表面的油污、顆粒等進(jìn)行清潔。所述的納米掩膜層為硅或二氧化硅納米球單分散層。所述的反應(yīng)離子刻蝕(RIE)步驟為，采用含有氟離子和氯離子的反應(yīng)離子刻蝕系 統(tǒng)(SF6+C12)，反應(yīng)條件為，氣體SF6(50-100sccm)+Cl2(5-10sccm)；功率150-200W 壓力 4-10Pa ；刻蝕時(shí)間5min-10min。所述的在硅片表面制備硅或二氧化硅納米球單分散層具體做法為通過溶液自組 裝的方法形成二氧化硅的納米球，繼續(xù)以二氧化硅為原料制作硅納米球，然后采用旋涂法 將納米球與硅片表面結(jié)合，在硅片表面形成硅或二氧化硅納米球單分散層。
所述硅或二氧化硅的納米球的制備方法為，采用醇鹽水解法制備，在乙醇-水-氨水體系中，以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，通過改變體系各組分的相對含量，得到不同粒徑 的二氧化硅納米球；以二氧化硅納米球做原料，采用氫氣還原技術(shù)得到硅納米球。所述的硅或二氧化硅納米球的粒徑為200-800nm。所述的將硅或二氧化硅納米球與硅片表面結(jié)合，還可以采用超聲霧化噴涂或溶液 提拉法。所述刻蝕后的硅片表面殘余物去除步驟采用濃度10%的氟化氫溶液，腐蝕時(shí)間 3-5min。硅片表面形成的絨面為具有蜂窩狀形貌的絨面結(jié)構(gòu)。本工藝適用于單晶硅或多晶硅電池絨面制備。本發(fā)明的有益效果為1.采用反應(yīng)離子干法刻蝕(RIE)進(jìn)行制絨工藝，避免了大量有毒有害化學(xué)品的使 用，可降低工藝對環(huán)境的污染2.在硅片表面制備納米尺寸的掩膜層，之后再通過掩膜層進(jìn)行RIE工藝，制備的 納米掩膜層可減少RIE工藝過程中反應(yīng)氣體離子對硅片表面的損傷，并可使制備的絨面結(jié) 構(gòu)具有更低的表面反射率，提高太陽電池的外量子效率，保證太陽能電池電性能因表面反 射率的降低而大幅度提高?？傊?，本發(fā)明制備的絨面可使硅片表面的反射率降低至2%以下，增加光的吸收， 與傳統(tǒng)的濕法化學(xué)腐蝕絨面技術(shù)相比，能夠獲得更高的電池光電轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可降低因 制絨工藝而引起的環(huán)境污染，適用于晶體硅太陽能電池工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1所示為本發(fā)明的工藝流程圖。圖2所示為本發(fā)明的二氧化硅納米球單分散層SEM圖象。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實(shí)例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是發(fā) 明并不局限于此。本發(fā)明的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，技術(shù)方案為一種晶體硅太 陽能電池干法刻蝕制絨工藝，包括硅片表面預(yù)處理步驟、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)步驟、刻蝕后 的硅片表面殘余物去除步驟，對硅片表面進(jìn)行預(yù)處理后，再在硅片表面制備納米掩膜層，然 后將具有納米掩膜層的硅片進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕(RIE)，最后進(jìn)行表面殘余物去除后，在硅片 表面形成絨面。所述的納米掩膜層為硅或二氧化硅納米球單分散層。具體步驟為硅片表面預(yù)處理步驟采用有機(jī)清洗劑如丙酮，或SCl (氨水和雙氧水混合溶液) 對硅片表面的油污、顆粒等進(jìn)行清潔。在硅片表面制備硅或二氧化硅納米球單分散層具體做法為通過溶液自組裝的方 法形成硅或二氧化硅的納米球，然后采用旋涂法將納米球與硅片表面結(jié)合，在硅片表面形成硅或二氧化硅納米球單分散層，將硅或二氧化硅納米球與硅片表面結(jié)合，還可以采用超聲霧化噴涂或溶液提拉法。所述硅或二氧化硅的納米球的制備方法為，采用醇鹽水解法制 備，在乙醇-水-氨水體系中，以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，通過改變體系各組分的相對含 量，得到不同粒徑的二氧化硅納米球；以二氧化硅納米球做原料，采用氫氣還原技術(shù)得到硅 納米球。優(yōu)選的，硅或二氧化硅納米球的粒徑為200-800nm。反應(yīng)離子刻蝕(RIE)步驟為，采用含有氟離子和氯離子的反應(yīng)離子刻蝕系統(tǒng) (SF6+C12)，其中，反應(yīng)條件為，氣體=SF6(50-100sccm) +Cl2 (5-10sccm)；功率150_200W 壓 力:4-10Pa ；刻蝕時(shí)間:5min-10min?？涛g后的硅片表面殘余物去除步驟采用濃度10%的氟化氫溶液，腐蝕時(shí)間 3-5min。硅片表面形成的絨面為具有蜂窩狀形貌的絨面結(jié)構(gòu)。
本工藝適用于單晶硅或多晶硅電池絨面制備。 本發(fā)明所述的應(yīng)用方式可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，并不是用來限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，包括硅片表面預(yù)處理步驟、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)步驟、刻蝕后的硅片表面殘余物去除步驟，其特征在于，對硅片表面進(jìn)行預(yù)處理后，再在硅片表面制備納米掩膜層，然后將具有納米掩膜層的硅片進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕(RIE)，最后將表面殘余物去除后，在硅片表面形成絨面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征在于，所 述的納米掩膜層為硅或二氧化硅納米球單分散層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征 在于，所述的反應(yīng)離子刻蝕(RIE)步驟為，采用含有氟離子和氯離子的反應(yīng)離子刻蝕系 統(tǒng)(SF6+C12)，反應(yīng)條件為，氣體SF6(50-100sccm)+Cl2(5-10sccm)；功率150-200W 壓力 4-10Pa ；刻蝕時(shí)間5min-10min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征在于，所 述的在硅片表面制備硅或二氧化硅納米球單分散層具體做法為通過溶液自組裝的方法形 成二氧化硅的納米球，繼續(xù)以二氧化硅為原料制作硅納米球，然后采用旋涂法將納米球與 硅片表面結(jié)合，在硅片表面形成硅或二氧化硅納米球單分散層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征在于，所 述硅或二氧化硅的納米球的制備方法為，采用醇鹽水解法制備，在乙醇-水-氨水體系中， 以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，通過改變體系各組分的相對含量，得到不同粒徑的二氧化硅 納米球；以二氧化硅納米球做原料，采用氫氣還原技術(shù)得到硅納米球。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征在于，所 述的硅或二氧化硅納米球的粒徑為200-800nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征在于，所 述的將硅或二氧化硅納米球與硅片表面結(jié)合，還可以采用超聲霧化噴涂或溶液提拉法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征在于，所 述刻蝕后的硅片表面殘余物去除步驟采用濃度10%的氟化氫溶液，腐蝕時(shí)間3-5min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征在于，硅 片表面形成的絨面為具有蜂窩狀形貌的絨面結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，其特征在于，所 述的晶體硅為單晶硅或多晶硅。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能電池制絨的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體硅太陽能電池干法刻蝕制絨工藝，包括硅片表面預(yù)處理步驟、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)步驟、刻蝕后的硅片表面殘余物去除步驟，對硅片表面進(jìn)行預(yù)處理后，再在硅片表面制備納米掩膜層，然后將具有納米掩膜層的硅片進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕(RIE)，最后將表面殘余物去除后，在硅片表面形成絨面，本發(fā)明制備的絨面可使硅片表面的反射率降低至2％以下，增加光的吸收，與傳統(tǒng)的濕法化學(xué)腐蝕絨面技術(shù)相比，能夠獲得更高的電池光電轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可降低因制絨工藝而引起的環(huán)境污染，適用于晶體硅太陽能電池工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L31/0236GK101800264SQ20101011002
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月20日
發(fā)明者楊青天, 焦云峰, 程謙禮 申請人:山東力諾太陽能電力股份有限公司