[发明专利]一种高陷光纳米结构单面制绒的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅基高效太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种高陷光纳米结构单面制绒的实现方法，在有表面高陷光的基础上还有单面制绒的效果，以进一步提高太阳能电池表面的陷光效果。

背景技术

地球每天接收的太阳能相当于整个世界一年所消耗的总能量的200倍，太阳每秒发出的能量就大约相当于1.3亿吨标准煤完全燃烧时所放出的全部热量。太阳能以及由其转换而来风能和海洋能是现今清洁能源的主要研究焦点。太阳能电池是一种重要的可再生能源，既可作为独立能源，亦可实现并网发电，实现零污染排放。

目前，传统晶体硅太阳能电池表面反射率达到12％左右，对光的利用率不算很高。为了进一步降低硅基太阳能电池表面的反射率，研发了一种新的高陷光减反结构即纳米结构的绒面，它可以有效的提高太阳能电池对光的利用率。另外，纳米结构的带隙可以根据对阳光的最佳吸收来调整，太阳能电池理论效率相对于带隙的曲线最大的峰值在1.5eV附近。因此通过调整纳米结构的形貌可以有效的调整带隙。其次，纳米结构可用于将紫外光和蓝光转变成波长更长的光，起到下转换的作用，硅基太阳能电池对这些光有更高的量子效率。此外，化学腐蚀的简单性和易于大面积制备使得纳米结构可以成为适合于大面积应用的候选技术，但是通常企业里的单面制绒需要水上漂等昂贵的设备，本发明仅仅在原有基础上添加光源就可以达到单面制绒的效果，同时还可以制备出比企业更好的陷光结构。

本发明人在此利用硅基超低纳米减反结构进行高效太阳能电池的制备。此法制备的结构，具有与传统工艺兼容、不增加设备成本、同时解决硅片在短波段反射率高和双面制绒的问题。利用本方法，在P型硅片上先进行重扩，利用TiO₂的光催化反应的效应，在光照条件下湿法腐蚀形成纳米结构，再结合传统生产工艺制备钝化层、电极等，最终形成超低纳米结构减反高效太阳能电池，提高了电池的性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高陷光纳米结构单面制绒的实现方法，在与已有的太阳能电池制备工艺兼容的前提下，提出创新结构和改良工艺，以提高太阳能电池的转化效率。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种高陷光纳米结构单面制绒的实现方法，包括：清洗硅片；对硅片表面进行重扩散；去除在重扩散后硅表面的残留物；在硅片表面涂敷纳米结构的TiO₂，或在硅片表面淀积Ti并快速退火；对硅片进行湿法腐蚀形成纳米结构；以及去除硅表面的氧化物以及没有反应完的钛离子。

上述方案中，所述硅片为纯度大于99.9999％的P型太阳能级硅片、纯度大于99.9999999999％的P型集成电路级级硅片或晶面指数为(100)的P型硅片。

上述方案中，所述清洗硅片，是先用碱溶液浸泡硅片去除表面颗粒和有机物质，再用温度为75℃至85℃强酸煮硅片，以此去除硅表面的金属沾污，之后用稀释过的氢氟酸去除硅表面的自然氧化层，最后用去离子水清洗干净。

上述方案中，所述对硅片表面进行重扩散，是通过常规扩散工艺对清洗干净的硅片进行深度扩散，将扩散深度往硅片深处推进，扩散后硅片方阻为30～40Ω/□。

上述方案中，所述去除在重扩散后硅表面的残留物，是利用稀释的氢氟酸去除扩散后在硅表面留下的磷硅玻璃，以防止在之后的腐蚀中消耗腐蚀液中的阴离子。

上述方案中，所述在硅片表面涂敷纳米结构的TiO₂，是通过溶胶-凝胶方法在硅片表面淀积纳米结构的TiO₂，或者是将TiO₂纳米颗粒粉末通过静电吸附方式吸附到硅片表面。

上述方案中，所述在硅片表面淀积Ti并快速退火，是通过真空蒸发或者磁控溅射的方法在硅片表面形成2nm-40nm厚的Ti，并在氮气气氛中快速退火20秒-30分钟，温度为330℃-800℃，形成Ti的纳米颗粒。

上述方案中，所述对硅片进行湿法腐蚀形成纳米结构，是在室温条件下将硅片放入含有氢氟酸和双氧水或含有氢氟酸和硝酸的腐蚀液中腐蚀。所述腐蚀液是在氢氟酸和双氧水或氢氟酸和硝酸的基础上，再添加乙醇、异丙醇或乙二醇，以控制反应速率及纳米颗粒大小；所述对硅片进行湿法腐蚀形成纳米结构的过程中，还加入光照条件以实现单面制绒。

上述方案中，所述去除硅表面的氧化物以及没有反应完的钛离子，是先利用稀盐酸或者硫酸清洗，再利用去离子水清洗2分钟～30分钟，彻底清除表面的氧化物以及没有反应完的钛离子。

(三)有益效果