[发明专利]一种太阳电池用硅片表面腐蚀生成多孔硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳电池的制备技术领域，具体涉及一种太阳电池用硅片表面腐蚀生成多孔硅的方法。

背景技术

近年来，晶体硅太阳电池的产业发展非常迅速，提高硅太阳电池转换效率与降低生产成本是太阳电池产业发展的最重要环节。提高太阳电池表面的光俘获是提高太阳电池转换效率的有效手段之一。然而由于硅表面对光的自然反射率较高，因此各种各样的硅表面织构技术便应运而生。对于单晶硅而言，在碱溶液中各向异性腐蚀制造出金字塔结构的织构技术已大规模应用于工业生产。但是具有金字塔结构的硅片表面对于波长在400～1100nm范围内的光的平均反射率仍在15％以上，且反射率变化较大，这限制了太阳电池转换效率的提升。

多孔硅被认为是降低硅太阳电池表面反射率的有效形式。目前，制造多孔硅的技术主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。电化学腐蚀需要施加额外的电场，不适合工业批量生产，且由于硅片表面电流密度不均匀，使多孔硅的均匀性较差。

公开号为CN1967881A的中国专利公开了一种硅太阳电池制造工艺步骤中在晶体硅表面生成多孔硅的方法，预先在硅片表面加工出栅格状的导电网络，再将硅片进行湿法化学腐蚀处理，该发明在硅片上制造的多孔硅分布均匀，但是该发明方法需要在硅片表面制备电导性栅格，制备过程比较复杂。

化学腐蚀所用腐蚀液一般为HF/HNO₃体系，成本较高，对环境污染严重，如公开号为CN101082550A的中国专利公开了一种用于硅晶体材料缺陷显示的腐蚀液及其使用方法，采用的腐蚀液以体积百分数计，含有质量浓度为65％～68％的HNO₃≥10％，质量浓度为40％的HF≥5％，且35％≤HNO₃+HF≤75％，其余体积由H₂O补足，使得HNO₃+HF+H₂O＝100％。

发明内容

本发明提供了一种太阳电池用硅片表面腐蚀生成多孔硅的方法，反应条件温和，操作简单，对环境的污染程度小、成本低。

一种太阳电池用硅片表面腐蚀生成多孔硅的方法，包括以下步骤：

(1)采用清洗液清洗硅片；

(2)将洗净的硅片放入NH₄F腐蚀溶液中，在波长为365～400nm的紫外光照射条件下，进行腐蚀反应，室温下腐蚀1～60min后，用去离子水冲洗硅片，干燥。

所述的硅片为p型硅、n型硅或本征型硅。

所述的清洗液为去离子水、丙酮、乙醇、氢氟酸中的一种或多种，以除去硅片表面的污垢和硅片的本征氧化层。

所述的NH₄F腐蚀溶液的浓度为0.1～10mol/L，有利于硅片多孔结构的生成。

所述的硅片在NH₄F腐蚀溶液中进行腐蚀反应时伴随有超声振动，使腐蚀反应中产生的氢气及时排放出去，有利于反应的进一步进行。

所述的紫外光的光源距离腐蚀反应液面的垂直高度为10～500cm，使硅片表面能均匀受到紫外光的照射。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的进步：

本发明采用NH₄F为腐蚀溶液，毒性小，对环境的污染程度和对人体的伤害程度都较小；本发明方法采用紫外光照催化多孔硅结构生成，易于实现，成本较低；本发明方法反应条件温和，工艺参数容易控制，更容易实现工业量产，与工业生产兼容性好，适用范围广，也适用于已有金字塔绒面结构的硅片。

附图说明

图1为本发明实施例1硅片经腐蚀后的表面形貌图，放大倍数5000。

图2为本发明实施例1硅片经腐蚀后的表面形貌图，放大倍数20000。

图3为本发明实施例1硅片腐蚀前后的表面的反射率图。

具体实施方式

实施例1

将制备有金字塔绒面的n型硅片用去离子水超声清洗10min，再将硅片置于质量浓度为40％的氢氟酸溶液中60s去除本征氧化层，然后再次用去离子水超声清洗，甩干，将洗净的硅片置于放有浓度为0.1mol/L的NH₄F腐蚀溶液的反应容器中，将反应容器置于超声机内，紫外灯置于距腐蚀反应液面10cm垂直高度处，紫外灯照射的同时超声机开始工作，紫外光波长为365nm，腐蚀时间控制在1min；反应完毕后迅速用去离子水冲洗硅片表面，干燥。