[发明专利]一种晶体硅太阳能电池的绒面结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池的绒面结构及其制备方法，属于太阳能技术领域。

背景技术

随着太阳能电池组件的广泛应用，光伏发电在新能源中越来越占有重要比例，获得了飞速发展。目前，在太阳电池的生产工艺中，硅片表面的绒面结构可以有效地降低太阳电池的表面反射率，是影响太阳电池光电转换效率的重要因素之一。

为了在晶体硅太阳能电池表面获得好的绒面结构，以达到较好的减反射效果，人们尝试了许多方法，常用的包括机械刻槽法、激光刻蚀法、反应离子刻蚀法（RIE）、各向同性化学腐蚀法等。其中，机械刻槽方法可以得到较低的表面反射率，但是该方法造成硅片表面的机械损伤比较严重，而且其成品率相对较低，故而在工业生产中使用较少。对于激光刻蚀法，是用激光制作不同的刻槽花样，条纹状和倒金字塔形状的表面都已经被制作出来，其反射率可以低至8.3%，但是由其制得的电池的效率都比较低，不能有效地用于生产。RIE方法可以利用不同的模版来进行刻蚀，刻蚀一般是干法刻蚀，可以在硅片表面形成所谓的“黑硅”结构，其反射率可以低至7.9%，甚至可以达到4%，但是由于设备昂贵，生产成本较高，因此在工业成产中使用较少。而各向同性化学腐蚀法具有工艺简单、廉价优质、和现有工艺好兼容等特点，成为了现有工业中使用最多的方法，但是，该方法制绒后的反射率仍然高达22%左右。因此，进一步降低其表面反射率仍然是当前需要解决的问题之一。

发明内容

本发明目的是提供一种晶体硅太阳能电池的绒面结构及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池的绒面结构的制备方法，包括如下步骤：

(1) 将待处理的硅片经酸液或碱液腐蚀，在硅片表面形成微米级的绒面结构；

(2) 将步骤(1)得到的硅片进行气体腐蚀，在所述微米级的绒面结构上进一步形成纳米级的绒面结构；

气体腐蚀所用的气体包括氮氧化物气体、水蒸气和氟化氢；所述氮氧化物气体选自一氧化氮、二氧化氮和四氧化二氮中的一种或几种。

上文中，所述待处理的硅片可以是单晶硅片或多晶硅片；现有技术中，单晶硅片可以采用碱液在其表面腐蚀形成金字塔绒面结构，多晶硅片可以采用酸液在其表面腐蚀形成坑洞绒面结构；这些绒面结构一般都是微米级的，即都是微米级陷光结构。

本发明在上述微米级绒面结构的基础上，进一步腐蚀形成纳米级的绒面结构，从而进一步降低表面反射率，更多的吸收太阳光，有效地提高太阳能电池的转化效率。

由于气体是以分子状态与硅片接触的，所以其与硅片反应出来的坑洞极小，达到纳米级。

所述气体腐蚀所用的气体的来源可以是管道供应，也可以来源于溶液挥发或者通过化学反应生成。

上述技术方案中，在进行所述步骤(2)之前，在硅片背面设置保护层。保护层的作用是保护硅片的背面，防止其被气体腐蚀。

优选的技术方案，所述保护层为氮化硅层。

本发明同时请求保护由上述制备方法得到的晶体硅太阳能电池的绒面结构。

本发明的工作机理是：采用气体腐蚀时，其中的NO₂、NO、N₂O₄(其中一种或几种)与水蒸气反应生成硝酸和亚硝酸，硝酸或亚硝酸与硅片氧化反应生成SiO₂；HF气体是剥离作用，将生成的SiO₂反应生成H₂SiF₆后剥离；反应方程式如下：

2NO₂+H₂O=HNO₂+HNO₃

Si+4HNO₂=SiO₂+4NO+2H₂O

4HNO₃+2NO+H₂O=3HNO₂

SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O

SiF₄+2HF=H₂SiF₆

水蒸汽同时还充当反应时缓冲作用；由于气体是各向同性腐蚀的，而且与硅片接触面积很小，从而在硅片表面上反应产生纳米级的小坑洞，大大提高硅片对太阳光的吸收能力，降低硅片表面反射率。

由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：