[发明专利]包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片及其应用

说明书

本发明涉及单晶硅片的制绒结构及其应用，尤其涉及一种包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片及其在太阳能电池中的应用，属于太阳能电池技术领域。所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为0.7‑6∶1的倒四棱锥。本发明还进一步地提供了所述单晶硅片的制绒方法。

技术领域

本发明涉及单晶硅片的制绒结构及其应用，尤其涉及一种包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片及其在太阳能电池中的应用，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

硅基太阳能电池是工业界生产最为广泛的太阳能电池，其中存在的重要的技术问题在于硅表面的反射率较高。为解决这个技术问题，将具有绒面结构的硅片应用到太阳能电池中是降低太阳能电池成本并进一步提高光电转化效率的有效途径之一，自1998年被发现以来，广受研究者和工业界的重视。

常见的绒面结构，包括不规则的凸起、硅纳米线阵列、多孔硅表面以及金字塔和倒金字塔形状表面的绒面结构。其中，对于金字塔或倒金字塔结构的绒面结构，普遍认为倒金字塔结构的绒面结构性能更为优异。

所谓倒金字塔结构即为棱边边长与底边边长相等的倒正四棱锥，即其高与底边边长的比为通常是由(100)面开始刻蚀，最终形成由(111)面围落而成的倒金字塔结构，通过刻蚀作用随机形成在硅片的表面，该结构能够对太阳光进行三次反射，理论上反射率可以降低至5％～15％。

现有技术中的倒金字塔结构的单晶硅片绒面结构研究较多。

典型的例如，CN201410384313和CN201420441064均公开了一种具有倒金字塔绒面结构的单晶硅片，所述制绒表面具有由多个倒金字塔形状的凹坑，所述凹坑深处的顶部呈圆滑状。所述凹坑的开口为四边形，所述四边形的边长为1～10μm，所述凹坑的深度为1～10μm。所述凹坑的开口为正方形。

再例如非专利文献“Maskless inverted pyramid texturization of silicon”，Yan Wang et al.，Sci.Rep.5，10843；doi：10.1038/srep10843(2015)，和文献“One-stepCu-assisted Chemical etching on Polycrystalline Silicon”，Yu Dong(虞栋)et al.，微纳电子技术，2014年4月，也公开了类似的倒金字塔结构。

然而由于倒金字塔结构的形状是固定的，仅是尺寸不同而已，对太阳光的反射角度是固定的，对减反的作用以及电池效率很难有更进一步的提升。

发明内容

本发明的第一方面是提供了一种包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片，所述硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为0.7-6∶1的倒四棱锥。

在目前现有技术中，对于具有倒四棱锥绒面结构的硅片来说，其均是典型的倒金字塔结构，即棱边边长与底边边长相等的倒正四棱锥，即其高与底边边长的比为通常是由(100)面开始刻蚀，最终形成由晶面族{111}的四个面围落而成的倒金字塔结构。在实际获得的具有倒金字塔绒面结构的硅片来说，倒四棱锥的高与底边边长的比一般在0.7-0.9∶1之间。

在一个实施方案中，所述包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片，其表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为1.2-4.4∶1的倒四棱锥；所述倒四棱锥选自下列倒四棱锥中的一种或多种：

1)一种高与底边边长的比为1.2-1.5∶1之间的倒四棱锥；

2)和/或一种高与底边边长的比为1.9-2.3∶1之间的倒四棱锥；

3)和/或一种高与底边边长的比为2.5-3.1∶1之间的倒四棱锥；

4)和/或一种高与底边边长的比为3.2-3.7∶1之间的倒四棱锥；