[发明专利]一种用于太阳能电池的多晶硅片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备技术领域，特别是涉及一种用于太阳能电池的多晶硅片及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电是清洁可再生能源中备受青睐的能源，而晶硅太阳电池是利用太阳能的有效方式之一，晶硅电池在全球光伏市场始终占据着80％以上的份额，其中，多晶连续多年成为晶硅产品的主流。随着光伏产业的发展，降低生产成本、提高转换效率一直是大家关心的问题，近年来，由于金刚线切割技术的出现，使得硅片单片成本降低0.4-0.6元，逐渐成为主流的切片技术。但是金刚线切片技术在多晶方面的推广遇到了极大地阻碍，这是由于表面非晶硅的存在阻挡了HF/HNO₃体系的有效制绒，而在单晶方面金刚线切割技术已经实现了全面推广。

对于传统的砂浆切割多晶硅片，通常采用HF/HNO₃混合溶液通过各项同性刻蚀在硅片表面形成微米尺寸的浅凹坑结构来对硅片表面进行织构，然而其对光的反射在20％以上。随着光伏行业的深入发展，一种新的切割技术-金刚线切割技术，由于其生产成本低、切割速度快、对硅片损伤小等各种优点已经成功运用于单晶硅片，逐渐取代砂浆切割技术并成为主流切割技术。然而，遗憾的是金刚线切割技术并不能很好的应用与多晶硅片，原因在于金刚线切割多晶硅片其表面存在一层非晶硅层，阻碍了湿法刻蚀对多晶硅片表面的织构，使其对光的反射在30％以上。

倒金字塔结构具有优异的减反射性能，大约有40％的入射光将进行三次反射，可以将反射率降低至5％，而且其结构大小与正金字塔尺寸相当，不会引起复合的增加，鉴于优异的陷光能力以及良好的结构特性，使得倒金字塔结构被广泛应用于高效晶硅太阳能电池的研究中。但是，到目前为止还没有可以产业化的倒金字塔制绒工艺，现存的制绒工艺都比较复杂，需要用到光刻、掩模、激光等技术，不适于低成本大规模的生产。

鉴于以上存在的问题，为了降低成本，增加金刚线切割多晶硅片对太阳光的利用，提高金刚线切割多晶硅电池的转换效率，推动金刚线切割技术的发展，亟需一种新的用于太阳能电池的金刚线切割多晶硅片。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于太阳能电池的多晶硅片，该多晶硅片晶花明显，具有由一系列微米尺寸的类倒金字塔结构构成的制绒表面，其反射率小于20％。

本发明的另一个目的是要提供一种用于太阳能电池的多晶硅片的制备方法，其工艺简单，适于低成本大规模的生产。

特别地，本发明提供了一种用于太阳能电池的多晶硅片，具有制绒表面，所述制绒表面是由一系列独立、紧密排布、具有微米尺寸的类倒金字塔结构构成的绒面结构，其中，对于多晶硅片的不同晶粒，所述类倒金字塔结构的开口方向不同。

可选地，所述多晶硅片的制绒表面是由酸性制绒液中刻蚀制得，所述酸性制绒液中含有氧化剂，所述氧化剂用于使得硅表面上形成的过量铜纳米颗粒被氧化形成Cu²⁺进而避免在硅片表面形成致密铜膜阻碍刻蚀的进行。

可选地，所述类倒金字塔结构的开口方向与其对应的晶粒的取向一致。

可选地，所述类倒金字塔结构的开口形状包括三角形、四边形或六边形；所述多晶硅片具有第一晶向、第二晶向、第三晶向及第四晶向；

对于所述多晶硅片的第二晶向的晶粒，所述类倒金字塔结构的开口为三角形；对于所述多晶硅片的第三晶向、第四晶向的晶粒，所述类倒金字塔结构的开口为四边形；对于所述多晶硅片的第一晶向的晶粒，所述类倒金字塔结构的开口为六边形。

可选地，所述制绒表面的平均反射率小于20％；

可选地，所述制绒表面的平均反射率为5％-20％。

可选地，所述类倒金字塔结构的开口边长为1～10μm，结构深度为1～10μm。

本发明还提供了一种用于太阳能电池的多晶硅片的制备方法，通过将清洗后的硅片浸泡至酸性制绒液中刻蚀获得；其中，所述酸性制绒液包括铜离子源、氟离子源以及能够将铜氧化为铜离子的氧化剂。

可选地，所述铜离子源用于提供浓度为0.1～30.0mmol/L的铜离子，氟离子源用于提供浓度为0.4～11.0mol/L的氟离子，氧化剂的浓度为0.1～5.0mol/L。

可选地，所述铜离子源为氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种；所述氧化剂为高锰酸钾、溴化钾、过硫酸盐和双氧水中的一种或多种。

可选地，所述酸性制绒液刻蚀时的温度为30℃～80℃，刻蚀时间为3分钟～20分钟。