[发明专利]一种制备多晶硅太阳电池绒面的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅太阳电池绒面的制作方法，尤其涉及一种利用激光和电化学复合制绒方法，同时涉及该方法专用的加工装置。

背景技术

太阳能是人类最主要的可再生能源，利用光伏效应(Photovoltaic Effect)制成的太阳电池是一种能将太阳光直接转化成电能的器件。光伏发电具有安全可靠、无噪声、零污染排放、制约少、故障率低、维护简便等优点。硅基材料是制作太阳电池的原材料，根据所用材料的不同，太阳电池可分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池等，其中，多晶硅太阳电池在全球光伏产品的应用比重在45%左右。多晶硅太阳电池的成本相对较低，但效率总体上没有单晶硅太阳电池高，要缩小两者的差距，降低多晶硅表面对光的反射是最有效的途径。绒面技术是制备具有减少光反射功能的硅表面的主要方法，通过表面织构在硅片表面形成绒面，可以在表面对光波产生多次反射，对不同波长的光都具有较好的减反射作用。

对于目前占主流的多晶硅太阳电池，未经表面处理的反射率一般超过30%。传统的多晶硅绒面技术是利用酸性化学溶液对多晶硅表面进行各向同性腐蚀以实现绒面制备，制成的多晶硅绒面光陷阱结构一般为浅碟形，且分布不均匀，深径比不一致，对光波的减反射作用有限，只能将反射率降低至20%左右。

随着激光加工技术的发展，激光在微细加工领域得到广泛应用。激光微加工可以在多晶硅表面加工出规则排列、重复性好的光陷阱微结构，从而实现较好的绒面效果。但是激光刻蚀会造成多晶硅太阳电池基底材料的热应力、机械损伤以及加工区材料飞溅物的重新沉积形成的再铸层，影响了加工质量和使用效果。

发明内容

   本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有高重复性、良好高宽比的多晶硅太阳电池绒面制作方法及实现该方法的制作装置。

上述的发明目的由以下技术方案来实现：

本发明方法是：将多晶硅片置于电解槽中，且使多晶硅片为电解时的唯一电流通道，用聚焦激光束对多晶硅片表面进行扫描，同时电解槽开始电解，激光束的扫描使多晶硅片表面形成阵列光陷阱结构，电解液对多晶硅片表面产生电化学腐蚀，光整加工表面。

上述发明方法的进一步设计在于，所述激光束为波长在193~1064nm的脉冲或连续激光，脉冲能量为50~200mJ或连续激光平均功率为5~100W。

上述发明方法的进一步设计在于，所述电解液为碱性溶液，其PH值为9～10，浓度为20%~30%。

本发明装置包括激光器5、电解机构15和工作台11，其特征在于，所述电解机构15主要由电解槽底座13、电解槽盖板4、阴极8、阳极12、阴极接座3、阳极接座2、工件安装夹具14、密封圈10、和光学防护镜7组成，电解槽底座13连接在工作台11上；电解槽盖板4封盖电解槽底座13的上端开口，阴极接座3和阳极接座2分别固定在电解槽盖板4上，阴极8、阳极12分别与阴极接座3、阳极接座2连接；用于连接工件上下端的工件安装夹具14和密封圈10分别连接在电解槽盖板4内侧和对应位置的电解槽底座13上，使工件将电解槽分隔成槽内电解液互不能流通的两室，所述阴极8和阳极12各置于一室，工件的背面和待加工面分别设置于阳极（12）和阴极8所在室；光学防护镜7固定在电解槽底座13一侧，激光器5置于晶硅片电解槽底座13外侧对应于光学防护镜7的位置，聚焦透镜6置于光学防护镜7与激光器5之间的位置上。

上述发明装置的进一步设计在于，所述电解槽盖板4密封地连接在所述电解槽底座13的上端开口，从而形成封闭的电解槽。

上述发明装置的进一步设计在于，电解槽盖板4对应于所述两室的位置上，各设有一个用于注入电解液进液和气体排出的通孔。

上述发明装置的进一步设计在于，所述阴极、阳极用铂片制成。

上述发明装置的进一步设计在于，所述阴极8、阳极12分别通过导线与电源的对应极连接形成外接电源电路，该电路中连接有电压表和电流表。

本发明方法是将激光加工与电化学加工复合使用，激光加工起到主要去除材料的作用，将脉冲激光束或连续激光束聚焦于安装在电解槽中的多晶硅片的加工表面上，并进行扫描，加工出具有高重复性、适合高宽比的阵列光陷阱结构，同时用电化学加工起到辅助去除材料的作用，在线去除加工表面的溅射物，从而实现优质高效的多晶硅片绒面加工。