[发明专利]结晶太阳能电池的表面清洁与纹理化工艺

说明书

公开背景

发明领域

本发明关于光电电池的制造，具体而言，是有关用于制造光电电池的表面纹理化工艺。

背景技术描述

太阳能电池是将太阳光直接转换为电能的光电装置。光电或太阳能电池通常具有一或多个p-n结(junction)。每一结包含位于一半导体材料内的两个不同区域，其中一者被表示为p型区域，另一者被表示为n型区域。当光电电池的p-n结暴露于太阳光(包含光子能量)下时，太阳光经由光电效应被直接转换为电能。光电太阳能电池产生特定数量的电能，电池组装成一定大小的模块，以提供所期望数量的系统能量。光电模块被结合于具有特定框架及连接器的面板中。

太阳能电池通常形成于硅基板上，其可采用单晶硅基板或多晶硅基板形式。实务上，希望尽可能有效地将传送至太阳能电池的入射光由光能转换为电能。但是，由于太阳光在传送过程中可能被散射、折射、绕射或反射，因此光通量不足以进行具有成本效益的直接转换作用。

相应地，已经开发若干不同技术用于增强在太阳能电池中所捕获的光能，以提高转换效率。举例而言，可在基板表面施用不同涂层，使表面反射率降至最低，从而使更高百分比的入射光能够进入太阳能电池，而不会自太阳能电池反射至它处。或者，可以提供表面纹理，以提高表面粗糙度，从而辅助将光线捕获并限制于该太阳能电池中。公知表面纹理化工艺通常利用醇类相关的化合物，作为基板表面处理的化学源。但是，与醇类相关的化合物易燃，可能导致火灾以及有环境安全上的考虑，因此在处理期间需要特殊安全措施。此外，在进行处理时，其温度需要确保该纹理化溶液中蚀刻剂的化学活性处于一最佳范围，以有效执行纹理化工艺，而醇类在该温度下会蒸发。因此，当在这些升高温度中进行处理时，醇类成分从纹理化溶液浴(texturing bath)中蒸发，将导致纹理化溶液浴的成分不稳定。

因此，需要一种用于太阳能电池制造过程的表面纹理化改良工艺。

发明内容

本发明的一实施方式提出一种将太阳能电池基板表面粗糙化的方法，包括：将结晶硅基板在包含表面修改添加物(surface modification additive)的碱性溶液中浸泡一段时间，使该结晶硅基板表面变粗糙，其中所形成粗糙度的平均深度介于大约1微米至大约10微米之间。

本发明的实施方式可更提供一种将太阳能电池基板表面粗糙化的方法，包括：将一结晶硅基板浸泡于包含氢氟酸的第一预清洁溶液中；将该结晶硅基板在包含表面修改添加物的碱性溶液中浸泡一段时间，使该结晶硅基板表面形成纹理；测量在该表面上所形成纹理的平均深度；将该基板的该纹理化表面浸泡于一包含氢氟酸及盐酸的后清洁溶液(post-clean solution)中。

本发明的实施方式可更提供一种执行基板纹理化工艺的方法，包括：在一包含氢氟酸的溶液中预清洁一n型结晶硅基板；利用一包含氢氧化钾及聚乙二醇的蚀刻溶液将该n型结晶硅基板湿润一段时间，以在该n型结晶硅基板的表面上形成纹理，其中所形成纹理的平均深度介于约3微米至约8微米之间；以及将该基板的纹理化表面浸泡于包含氢氟酸及盐酸的后清洁溶液中。

附图简要说明

为实现及详尽理解本发明上述特征，将参考在附图中所示出的实施方式对上文已间要概述的本发明进行更详尽说明。此专利或申请包含至少一彩色图。根据申请且在支付必要费用之后，可由政府机构提供该具有彩色图的本专利或专利申请公开案的复本。

图1A描述根据本发明的一实施方式在一硅基板上执行表面纹理化工艺的工艺流程图；

图1B描述根据本发明的一实施方式在一硅基板上执行表面纹理化工艺的工艺流程图；

图2A-2B描述基板的一部分的截面视图，其对应于图1A及/或图1B的工艺的各个阶段；

图3A描述根据本发明一实施方式具有一纹理化表面的硅基板的截面视图，该基板可用于制造结晶太阳能电池；

图3B描述根据本发明一实施方式具有一纹理化表面的太阳能电池的截面视图；以及

图4为基板表面在经过表面纹理化工艺前后的反射率曲线比较图；

图5A至图5D包括四个SEM图，其说明根据本发明一实施方式使用蚀刻化学溶液所能实现的表面粗糙度的差别，该化学溶液包含或不包含一或多种表面修改添加物；

图6是根据本发明一实施方式的太阳能电池生产线的平面图。

为便于理解，已经尽可能使用相同参考数字表示各图中共有的相同元件。根据设计，一实施方式中的元件及特征可被有利地整合于其它实施方式中，而无须重复叙述。