本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單晶硅太陽能電池的表面絨面制備方法。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電是新能源的重要組成，近年來獲得了飛速發(fā)展。目前商業(yè)化的太陽電池產(chǎn)品中，晶體硅(單晶和多晶)太陽電池的市場份額最大，一直保持接近九成的市場占有率。

目前，在晶體硅太陽電池的生產(chǎn)工藝中，絨面工藝的目的是降低太陽電池的表面反射率，從而提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。為了在晶體硅片表面獲得性能優(yōu)異的絨面結(jié)構(gòu)，光伏業(yè)界嘗試了許多方法，如機械刻槽法、激光刻蝕法、反應(yīng)離子刻蝕法(rie)、化學(xué)腐蝕法(即濕法腐蝕)等。其中，基于堿液的單晶硅化學(xué)腐蝕和基于酸液的多晶硅化學(xué)腐蝕是目前晶硅電池制絨工藝中普遍使用的技術(shù)，絨面結(jié)構(gòu)一般呈微米級，制成電池后表面反射率總體而言仍偏高。

在硅片表面形成納米結(jié)構(gòu)能夠進一步降低其表面反射率，本申請人已公開的中國發(fā)明專利201310127230.x已公開了一種晶體硅表面納米絨面的制備方法，其主要包括如下步驟：

(1)將多晶硅硅片進行清洗、腐蝕制絨，形成微米級絨面；

(2)將硅片放入含有金屬離子的溶液中浸泡，使硅片表面涂覆一層金屬納米顆粒；

(3)用第一化學(xué)腐蝕液腐蝕硅片表面，形成納米級絨面；

(4)分別用第一清洗液、第二清洗液、去離子水清洗上述硅片，去除金屬顆粒；

(5)將上述硅片放入第二化學(xué)腐蝕液中進行微結(jié)構(gòu)修正刻蝕。

上述方法能夠?qū)⒍嗑Ч杵砻娼q面的反射率降低至12％～20％，但上述方法針對的多晶硅片，其對多晶硅片直接進行腐蝕制絨，然后采用多種化學(xué)腐蝕液對絨面進行修正刻蝕，雖能形成較好的絨面以提高電池片的轉(zhuǎn)換效率，但在實際工藝中步驟繁瑣，制絨工藝時間較長，提高了太陽能電池的制造成本。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種單晶硅太陽能電池的表面絨面制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種單晶硅太陽能電池的表面絨面制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案如下：

一種單晶硅太陽能電池的表面絨面制備方法，所述制備方法依次包括以下步驟：

s1、通過氣相化學(xué)腐蝕方法在單晶硅片表面引入微納缺陷；

s2、采用堿刻蝕制絨工藝在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)；

s3、采用酸溶液對上述硅片進行清洗，去除單晶硅片表面雜質(zhì)殘留。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟s1中氣相化學(xué)腐蝕方法具體為：

將單晶硅片放入含有腐蝕性氣體的氣氛中，腐蝕單晶硅片表面以引入微納缺陷，所述腐蝕性氣體為f2、或cl2、或hf與氧化性氣體的混合氣體中的一種或多種，所述氧化性氣體為o2、o3、n2o、no、no2中的一種或多種。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟s1中，

當(dāng)腐蝕性氣體為f2時，f2的濃度范圍為0.1～10％；

當(dāng)腐蝕性氣體為cl2時，cl2的濃度范圍為0.1～10％；

當(dāng)腐蝕性氣體為hf與氧化性氣體的混合氣體時，hf與氧化性氣體的體積比為不小于1:10，hf與氧化性氣體的總濃度范圍為0.1～20％。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟s1中氣相化學(xué)腐蝕方法的反應(yīng)溫度為20～100℃，反應(yīng)時間為0.5～5min。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟s2中堿刻蝕制絨工藝具體為：

將單晶硅片放入濃度為0.5～5％的naoh溶液或koh溶液中，在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟s2中堿刻蝕制絨工藝的反應(yīng)溫度為5～85℃，堿刻蝕制絨時間為5～10min，金字塔結(jié)構(gòu)的大小為1～5μm。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟s3具體為：

將單晶硅片放入清洗溶液中清洗，清洗時間為1～5min，去除單晶硅片表面雜質(zhì)殘留。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述酸溶液為hf或hf/hcl；其中，

當(dāng)酸溶液為hf時，hf的濃度為1～5％，清洗溫度為15～45℃，清洗時間0.5～5min；

當(dāng)酸溶液為hf/hcl時，hf和hcl的濃度分別為1～5％和1～5％，清洗溫度為15～45℃，清洗時間0.5～5min。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述單晶硅片為金剛線切單晶硅片或砂漿線切單晶硅片。

本發(fā)明的有益效果是：

在堿刻蝕制絨步驟前先通過氣相化學(xué)腐蝕方法形成微納尺寸的缺陷起絨點，再進行常規(guī)堿制絨能夠快速獲得理想的金字塔絨面并去除表面切割線痕，且制備的金字塔絨面具有優(yōu)異的陷光性能；

實際工藝中大大降低了堿刻蝕制絨時間，提高了單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)效率；

相比金屬催化化學(xué)腐蝕方法，氣相化學(xué)腐蝕方法中不需要引入金屬離子，避免因清洗不徹底而導(dǎo)致金屬雜質(zhì)污染單晶硅片的風(fēng)險，大大提高了絨面質(zhì)量；

絨面制備方法簡單易行，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，可以快速移植到工業(yè)化生產(chǎn)中，適于推廣應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明中單晶硅太陽能電池表面絨面結(jié)構(gòu)的制備方法的具體流程圖；

圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實施例中氣相腐蝕后的單晶硅片表面sem電鏡圖；

圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實施例中堿刻蝕制絨后的單晶硅片表面sem電鏡圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(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?；诒景l(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，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護的范圍。

參圖1所示，本發(fā)明公開了一種單晶硅太陽能電池的表面絨面制備方法，該制備方法依次包括以下步驟：

s1、通過氣相化學(xué)腐蝕方法在單晶硅片表面引入微納缺陷；

s2、采用堿刻蝕制絨工藝在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)；

s3、采用酸溶液對上述硅片進行清洗，去除單晶硅片表面雜質(zhì)殘留。

在本發(fā)明的步驟s1中，氣相化學(xué)腐蝕方法具體為：

將單晶硅片放入含有腐蝕性氣體的氣氛中，腐蝕單晶硅片表面以引入微納缺陷，其中，腐蝕性氣體為f2、或cl2、或hf與氧化性氣體的混合氣體中的一種或多種，氧化性氣體為o2、o3、n2o、no、no2中的一種或多種。

優(yōu)選地，當(dāng)腐蝕性氣體為f2時，f2的濃度范圍為0.1～10％；

優(yōu)選地，當(dāng)腐蝕性氣體為cl2時，cl2的濃度范圍為0.1～10％；

優(yōu)選地，當(dāng)腐蝕性氣體為hf與氧化性氣體(o2、o3、n2o、no、no2中的一種或多種)的混合氣體時，hf與氧化性氣體(o2、o3、n2o、no、no2中的一種或多種)的體積比為不小于1:10，hf與氧化性氣體的總濃度范圍為0.1～20％。

優(yōu)選地，氣相化學(xué)腐蝕方法的反應(yīng)溫度為20～100℃，反應(yīng)時間為0.5～5min。

本發(fā)明中首先通過氣相化學(xué)腐蝕方法形成微納尺寸的缺陷起絨點，當(dāng)然，在其他實施方式中，為了提高微納缺陷的質(zhì)量，還可以先采用堿溶液對單晶硅片進行拋光，然后再通過氣相化學(xué)腐蝕方法在單晶硅片表面形成微納缺陷。

在本發(fā)明的步驟s2中，堿刻蝕制絨工藝具體為：

將單晶硅片放入濃度為0.5～5％的naoh溶液或koh溶液中，在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，步驟s2中堿刻蝕制絨工藝的反應(yīng)溫度為5～85℃，堿刻蝕制絨時間為5～10min，金字塔結(jié)構(gòu)的大小為1～5μm。

在本發(fā)明的步驟s3中，酸溶液清洗工藝具體為：

將單晶硅片放入清洗溶液中清洗，清洗時間為1～5min，去除單晶硅片表面雜質(zhì)殘留。

優(yōu)選地，酸溶液為hf或hf/hcl；其中，

當(dāng)酸溶液為hf時，hf的濃度為1～5％，清洗溫度為15～45℃，清洗時間0.5～5min；

當(dāng)酸溶液為hf/hcl時，hf和hcl的濃度分別為1～5％和1～5％，清洗溫度為15～45℃，清洗時間0.5～5min。

其中，本發(fā)明中提及的單晶硅片可為金剛線切單晶硅片或砂漿線切單晶硅片。

由于金剛線切單晶硅片或砂漿線切單晶硅片產(chǎn)生有淺的損傷層以及平行線痕，導(dǎo)致常規(guī)堿制絨不易腐蝕出具有優(yōu)異陷光性能的金字塔，本發(fā)明針對單晶硅片，在堿刻蝕制絨之前通過氣相化學(xué)腐蝕方法形成微納尺寸的缺陷起絨點，從而有利于快速獲得理想的金字塔絨面結(jié)構(gòu)，并可有效去除表面切割線痕。

與現(xiàn)有的堿刻蝕制絨相比，常規(guī)堿刻蝕制絨步驟通常需花費20～30min，形成的金字塔結(jié)構(gòu)較大，大約為3-6μm；而本發(fā)明的方法在堿刻蝕制絨步驟前先形成微納缺陷，是一種全新的方法，通過該方法可以將堿刻蝕制絨步驟花費的時間控制在5～10min，形成的金字塔結(jié)構(gòu)較小，大約為1～5μm，該步驟在實際工藝中大大降低了制絨時間，提高了單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)效率，取得了意想不到的效果。

同時，本發(fā)明單晶硅片上絨面結(jié)構(gòu)的反射率能夠達到8～12％，較現(xiàn)有堿刻蝕得到的絨面結(jié)構(gòu)的反射率(約10～20％)更為優(yōu)越。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，單晶硅太陽能電池的表面絨面制備方法具體包括以下步驟：

1)將厚度為180±10μm、大小為156mm×156mm的金剛線切單晶硅片放入含有f2的氣相腐蝕氣氛中，f2的濃度為3％，反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時間為3min，在單晶硅片表面形成微納缺陷，由圖2可見，經(jīng)過氣相化學(xué)腐蝕方法后單晶硅片表面具有若干微納缺陷，作為后續(xù)制絨的缺陷起絨點。

2)將單晶硅片放入濃度為2％的naoh溶液中進行堿刻蝕制絨，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為8min，在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)。

3)將堿制絨后的單晶硅片放入5％的hf溶液中清洗，清洗時間為3min，清洗溫度為25℃，對單晶硅片的表面絨面進行修正并去除表面各種殘留物雜質(zhì)。

如圖3所示為經(jīng)過8min堿刻蝕制絨后的單晶硅片表面sem電鏡圖，可以發(fā)現(xiàn)，單晶硅片表面金字塔絨面結(jié)構(gòu)較為理想，金字塔結(jié)構(gòu)的大小為1～5μm。經(jīng)測試，該單晶硅片上絨面結(jié)構(gòu)的反射率能夠達到10％，較常規(guī)堿刻蝕制絨獲得的絨面結(jié)構(gòu)(約12％)更為理想。

由以上技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

在堿刻蝕制絨步驟前先通過氣相化學(xué)腐蝕方法形成微納尺寸的缺陷起絨點，再進行常規(guī)堿制絨能夠快速獲得理想的金字塔絨面并去除表面切割線痕，且制備的金字塔絨面具有優(yōu)異的陷光性能；

實際工藝中大大降低了堿刻蝕制絨時間，提高了單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)效率；

相比金屬催化化學(xué)腐蝕方法，氣相化學(xué)腐蝕方法中不需要引入金屬離子，避免因清洗不徹底而導(dǎo)致金屬雜質(zhì)污染單晶硅片的風(fēng)險，大大提高了絨面質(zhì)量；

絨面制備方法簡單易行，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，可以快速移植到工業(yè)化生產(chǎn)中，適于推廣應(yīng)用。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。