[发明专利]一种用于多晶硅太阳电池表面织构的腐蚀剂(FNS酸腐蚀液)

说明书

技术领域

本发明是有关制备多晶硅太阳电池的技术。本发明提供了一种多晶硅太阳电池表面织构的腐蚀剂。使用本发明制备多晶硅太阳电池表面织构，能够降低表面反射率10％以上。本发明所提供的腐蚀剂具有成本低，污染小、易操作，腐蚀所需时间短，宜于大规模生产中应用。 

背景技术

高转换效率、低成本是太阳电池发展的主要趋势，也是技术研究者追求的目标。为了提高电池的转换效率，降低表面的光反射，增加光的有效吸收是十分必要的。表面织构和沉积减反射膜是降低太阳电池表面反射率的主要方法。因此，在多晶硅太阳电池领域，怎样制备表面织构一直是研究的热点。 

所谓太阳电池的表面织构就是存在于电池表面的有规则或无规则的不同的表面形貌。由于表面织构，太阳电池的反射率就会大大降低，也就是增加了光的吸收，因此广泛地应用于太阳电池领域。 

单晶砖表面织构的技术比较成熟，该技术利用晶体硅的各种晶向在一定条件下腐蚀速率不同的特性来制备表面织构，可以形成随机分布的金字塔型表面织构。 

由于多晶硅有很多晶粒构成，而且晶向随机分布，利用单晶硅片的表面织构技术形成的多晶硅表面织构效果不是特别理想。为了在多晶硅表面获得理想的表面织构，研究了各种表面织构的工艺包括反应离子腐蚀、掩膜腐蚀法、酸腐蚀法等。在这些工艺中反应离子腐蚀需要相对复杂和昂贵的设备和工艺手段限制了其在生产中的应用，掩膜腐蚀法可以大幅度降低多晶硅的表面反射率，但由于其工艺复杂，设备昂贵，掩膜腐蚀法不能在工业生产中得到应用；近来有人提出用氢氟酸和CrO₃或者K₂Cr₂O₇混合溶液作为表面织构的腐蚀剂，这种腐蚀剂尽管可以得到适合生产的表面织构，但是产生大量的重金属铬离子，对环境造成极大的污染。 

发明内容

本发明的目的是寻求一种用于多晶硅太阳电池表面织构的腐蚀剂，该腐蚀剂能使多晶硅片表面的反射率降低，提高光的吸收。 

按照本发明提供的腐蚀剂，多晶硅片表面织构采用酸腐蚀溶液腐蚀制成，该腐蚀剂是由氢氟酸、硝酸和硫酸混合而成。其中氢氟酸的浓度范围为13到17摩尔/升，硝酸的浓度范围为0.9摩尔/升，硫酸的浓度范围为0.5到1.1摩尔/升。腐蚀温度范围为5摄氏度-30摄氏度，腐蚀时间范围为3分钟到30分钟。 

在进行腐蚀时，把多晶硅片浸泡在该酸腐蚀液中。多晶硅片经过该腐蚀剂腐蚀后，表面形成5-10微米的表面织构。被腐蚀的多晶硅片厚度为5-15微米。该多晶硅片表面织构是在损伤层的去除过程中完成的。当把多晶硅片浸泡在本发明的腐蚀剂中，多晶硅片首先被腐蚀剂中的硝酸氧化，生成SiO₂，然后SiO₂与腐蚀剂中的氢氟酸发生络利反应，生成硅酸盐，从表面被去除。硫酸的作用是起缓冲剂的作用，控制腐蚀速度。 

在经过本发明的腐蚀剂腐蚀后，用质量分数为1％的NaOH溶液清洗，再用去离子水对多晶硅片进行 适当清洗。经过去离子水清洗的硅片就可以直接制备多晶硅太阳电池。 

附图说明：

图一为本发明制备多晶砖表面织构的原理图。本发明的腐蚀剂能较快地腐蚀损伤层。其中，a为原始硅片的表面特性。b为腐蚀后形成的表面形貌 

图二为实例1的多晶硅表面织构的反射率和采用传统碱腐蚀表面织构的多晶砖片的反射率的对比。 

图三为实例1的多晶砖表面织构的扫描电子显微镜下的表面形貌。 

具体实施方式：

实例一 

将多晶硅表面清洗后测得表面的反射率为38％ 

实例二 

将5.0摩尔/升的NaOH作为腐蚀液，恒温水浴，保持80℃，将不经过特殊清洗的线切割制成的156×156平方毫米的P型多晶硅片放入腐蚀剂中，腐蚀时间为三分钟。测得表面反射率为31.3％ 

实例三 

将0.01摩尔/升的硝酸，12摩尔/升的氢氟酸，0.6摩尔/升的硫酸混合腐蚀溶液，混合均匀后，将不经过特殊清洗的线切割制成的156×156平方毫米的P型多晶硅片放入腐蚀剂中浸泡。腐蚀温度为25℃，腐蚀时间为6分钟。测得表面反射率为8.1％。