[发明专利]一种单晶硅光伏电池表面织构结构及其制备方法

说明书

本发明创造涉及一种单晶硅光伏电池表面织构结构，为一种形成在单晶硅{111}晶面上的绒面表面织构，所述绒面表面织构由微米或纳米尺度、具有正三棱锥形状特征的硅微柱或硅微坑所构成，所述正三棱锥的三个侧面由相同的等腰三角形组成。本发明还提供了一种单晶硅光伏电池表面织构结构的制备方法。本发明的单晶硅光伏电池表面织构结构在{111}晶面上形成了正三棱锥的绒面，其具有表面反射率低和光电转换率高的优点。

技术领域

本发明涉及单晶硅光伏电池技术领域，具体涉及一种单晶硅光伏电池表面织构结构及其制备方法。

背景技术

现有技术一，采用{100}晶面单晶硅片的单晶硅光伏电池，利用单晶硅在一定浓度碱性腐蚀液中，不同晶向表现出的腐蚀速率的各向异性，可以腐蚀得到显示晶面为{111}晶面族的绒面织构结构，该织构结构的理想形状是正八面体的一半，俗称“金字塔”结构，可以是凸起或凹坑。

现有技术二，可以在单晶硅片上采用黑硅技术，得到低反射率绒面。所谓黑硅技术是指借助掩膜蚀刻、金属纳米粒子催化蚀刻、飞秒激光脉冲蚀刻、反应离子蚀刻等动力学过程占优的各向同性的腐蚀方法，而不是依靠热力学过程占优的各向异性的腐蚀速率差异，在硅片表面制备出具有较低反射率的微米或纳米级的凸起或凹坑的“绒面”技术。

现有技术一的不足在于：

1)由于单晶硅{111}晶面族是原子的密排面，具有最低的表面能。所以，简单的各向异性碱腐蚀液腐蚀，不能在单晶硅{111}晶面上得到类似{100}晶面的“金字塔”结构；

2){100}晶面的单晶硅片通过各向异性腐蚀得到的“金字塔”结构，其暴露晶面与硅片平面切平面间的夹角理论上是54.7°，这种结构可以得到的理论最低反射率是10.49％，不利于进一步降低电池表面的光的反射率；

3)“金字塔”结构的横截面的是正方形，边线相互平行，大量的入射光是在相对的两平面间反射，这些入射光只需经过两次反射，未被吸收的光就会逃逸，不利于电池表面光反射率的进一步降低。

现有技术二的不足在于：

1)现有技术一的腐蚀过程可以看作是热力学占优的过程，因此最终形成的表面其表面能较低，比较稳定。相比现有技术一，现有技术二可以看作是动力学占优的过程。黑硅表面的凸起或凹坑的外表面存在不同类型、不同程度的损伤和缺陷，表面能较高，不利于降低电池的表面复合率；

2)这些腐蚀坑或腐蚀柱表面粗糙，晶向随机，表面积较大，虽有利于降低电池表面的反射率，但却增大了电池表面复合，不利于提高电池的光电转换效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新的单晶硅光伏电池表面织构结构，能够进一步降低电池表面反射率，并得到较低的表面复合速率的电池织构表面。

本发明的另一目的在于提供一种新的单晶硅光伏电池表面织构结构的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单晶硅光伏电池表面织构结构，为一种形成在单晶硅{111}晶面上的绒面表面织构，所述绒面表面织构由微米或纳米尺度、具有正三棱锥形状特征的硅微柱或硅微坑所构成。

所述正三棱锥形状特征的硅微柱或硅微坑由几个大小不同的正三棱锥嵌套而成，这些不同的正三棱锥相应的平面在空间上是相互平行的。

这些硅微柱或硅微坑，暴露面以{111}晶面族为主，硅微柱或硅微坑的边、角存在微小的过度弧面。

所述正三棱锥的三个侧面与底面的夹角符合如下关系：小于80°而大于54.7°。

这些硅微柱或硅微坑是通过以下技术方案实现的：