[发明专利]包含倒四棱锥绒面结构的准单晶硅片及其制绒方法

说明书

本发明涉及准单晶硅片的制绒结构、其制绒方法及其应用，尤其涉及一种包含倒四棱锥绒面结构的准单晶硅片、其制绒方法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准单晶硅片的制绒方法。

技术领域

本发明涉及准单晶硅片、其制绒方法、及其应用，尤其涉及一种包含倒四棱锥绒面结构的准单晶硅片、其制绒方法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。

国内外产业化的硅片主要有单晶硅片、多晶硅片，对应制造方法分别为直拉单晶切片工艺、铸锭多晶切片工艺。直拉单晶电池片转换效率高，对应硅片制造成本亦较高；相反浇铸多晶电池片以其低廉的硅片价格、稳定的转换效率，成为最重要的太阳电池之一。单晶硅电池片虽然具有晶体缺陷少、反射率低、机械强度高等优势，但是其成本高、光衰严重、电耗严重；而多晶硅电池虽然比单晶硅电池片能耗少、光衰低、成本低，不过转化效率较低。

结合传统直拉单晶和浇铸多晶技术的优点，通过成本低廉的浇铸工艺制造出单晶硅片，对应电池片兼具直拉单晶电池的高转换效率优势及浇铸多晶电池的低成本优势，该项技术为第3代铸锭技术，被命名为浇铸单晶技术，对应硅片为准单晶硅片。采用准单晶硅片生产出的量产电池片具有与直拉单晶硅电池片不相上下的转换效率。另外，直拉单晶电池片衰减率在2％以上，而准单晶铸锭在0.5％以下，性能更加稳定。电池组件的利用率上，直拉单晶硅的硅棒呈圆柱状，制作的太阳能电池片需将四周切掉，而准单晶铸锭为方形铸锭，制作电池片的切片也是直角方形，组成的电池组件输出功率高2％以上。

通过上述浇铸方法生产的准单晶硅片，由于受到长晶控制及切割位置等因素影响，在硅片中除了(100)晶粒外，不可避免的出现其他晶向的晶粒，即多晶晶粒。对这类硅片电池片制作过程中，如果不对制绒过程进行改进，不论采用针对传统单晶使用的碱制绒还是针对多晶使用的酸制绒，制备的电池片都不能发挥出准单晶硅片的优势，电池片外观差距也很明显，影响后期封装成组件的外观。对这类准单晶硅片的电池片制备，制绒工艺必须综合考虑低的减反射效果和外观的均勻性。

现有技术中，也有文献开始研究准单晶硅片。

如申请号为201210117815.9的中国专利，公开了一种准单晶硅片绒面的制备方法，发明将准单晶硅片置于呈碱性的准单晶制绒液中进行反应制得准单晶硅片绒面，并根据准单晶硅片中(100)晶粒所占的面积来调整腐蚀的深度，以达到最好的制绒效果。

以及申请号为201110265315.5的中国专利，公开了一种准单晶硅片的制绒方法，包括先对以(100)晶粒为主的准单晶硅片采用碱制绒工序，再采用酸制绒工序。

然而上述现有技术采用的准单晶硅片制绒方法，得到的绒面结构的微观形貌不均匀，制绒后的硅片的反射率降低程度有限，更重要的准单晶的不同晶向区域的反射率也存在较大的波动范围，硅片的表观色差也明显，后期太阳能电池的效率也会受损。

另外，对于硅片绒面结构来说，常见的硅片绒面结构，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。