[发明专利]一种太阳电池硅片的表面织构方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳电池(又称太阳能电池)硅片的表面织构方法。

背景技术

人类面临严重的能源危机，对能源的使用也在从石油等化石能源向可再生能源的转变。太阳能是一种分布广泛，用之不竭的清洁能源，应用前景比较光明。太阳电池一种将太阳能转化为电能的半导体器件，但目前占据光伏市场大半份额的硅太阳电池光电转换效率还不高，这严重影响了太阳能的推广普及。

对于硅材料而言，由于其表面对于可见光具有高达40％的反射率，太阳光照射到硅太阳电池表面时，很大一部分的光都被反射了，硅的这种天然属性降低了硅太阳电池的光电转换效率。对于单晶硅片，目前工业上使用了硅片表面织构的技术，这种技术是将3％左右的强碱溶液与硅反应，利用碱对不同晶向的硅反应速率差异较大的特点，在硅片表面形成金字塔结构。这种技术能将硅片的表面反射率降至16％左右。而对于多晶硅片，由于硅片中各晶粒的取向没有固定规律，无法采用像单晶那样的碱织构工艺，一般的酸织构法仅能将反射率降低到20％左右。然而，对于太阳电池而言，16％-20％的反射率仍然很高。如果能将反射率降低到5％以下，电池的绝对效率将会提高1％～3％，这对于已经成熟的硅太阳电池产业来说将是非常大的进步。因而，寻找一个合理的方法对硅的织构工艺进行改进并且开发新的电池减反射工艺将大大推进高效率太阳电池的发展。

发明内容

本发明提供一种太阳电池(又称太阳能电池)硅片的表面织构方法，该方法工艺流程简单可行、低成本低能耗，具有较好的应用前景，其得到的太阳电池硅片表面的平均反射率大大降低。

一种太阳电池硅片的表面织构方法，包括如下步骤：

(1)制备纳米级银颗粒溶液，所述的银颗粒的平均尺寸为5～50nm；

(2)去除硅片表面损伤层，并对硅片进行预织构，得到预织构硅片；

(3)将步骤(1)制得的纳米级银颗粒溶液均匀涂覆在步骤(2)得到的预织构硅片上，干燥；其中，涂覆的厚度为0.1～1mm，干燥温度为80～100℃；

(4)将步骤(3)制得的产物浸泡在由双氧水溶液、氢氟酸溶液和无水乙酸组成的混合溶液中30s～10min，所述混合溶液中，双氧水溶液与氢氟酸溶液体积比为1∶0.2～1∶2，氢氟酸溶液与无水乙酸体积比为1∶100～1∶1；其中，双氧水溶液的质量百分比浓度为25-35％，氢氟酸溶液的质量百分比浓度为35-45％；

(5)将步骤(4)得到的产物浸泡在质量百分比浓度为40％～60％的硝酸中1～10min，并用去离子水清洗。

步骤(1)中，所述的银颗粒的平均尺寸优选为5～25nm，使用在此尺寸范围内的银颗粒能够使反应速率更可控。

本发明中，所述的纳米级银颗粒溶液可采用现有技术中公开的各种化学制备方法制得，其制备方法之一为：硝酸银与还原剂如乙二醇反应，硝酸银与乙二醇质量比为1∶1000～1∶50，反应温度为25～150℃；优选硝酸银与乙二醇质量比为1∶230～1∶100，反应温度100～130℃；进一步优选在硝酸银与乙二醇反应中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚醚酰亚胺(PEI)，PVP与硝酸银的质量比为6∶1～3∶1，PEI与硝酸银的质量比为6∶1～3∶1；在优选条件下制备的银纳米颗粒不易团聚，大小更加均匀。

本发明中，所述的硅片可以是单晶硅片，也可以是多晶硅片，还可以是现有技术中太阳电池所用到的其它硅片。

本发明中，针对不同的硅片，步骤(2)可采取现有技术中的常规方法来实现。

如：对于单晶硅片，步骤(2)可采取以下的方法：

使用碱溶液去除硅片表面损伤层，所述的碱为强碱，碱溶液中碱的质量百分比浓度为8％～25％，腐蚀时间为5～20min，腐蚀温度为50～100℃；优选的技术方案中，所述的碱溶液为质量百分比浓度为10％～15％的氢氧化钾溶液，腐蚀时间8～13min，腐蚀温度为75～85℃，在此条件下能够较快的去处损伤层并得到更均匀的表面形貌。

使用碱溶液对硅片进行预织构，在硅片表面得到金字塔形貌，其中所述的碱为强碱，碱溶液中碱的质量百分比浓度为1％～5％，腐蚀时间30～90min，腐蚀温度为50～100℃；优选的技术方案中，使用碱溶液对硅片进行预织构，所述的碱溶液为质量百分比浓度为2％～4.5％的氢氧化钾溶液，腐蚀时间45～72min，腐蚀温度为75～85℃，在此条件下能够得到均匀的微米级的金字塔形貌。

其中，所述的强碱为KOH、NaOH或NaF。

再如：对于多晶硅片，步骤(2)可采取以下的方法：