[发明专利]一种具有超低反射率微纳复合结构的黑硅衬底制备方法

说明书

一种具有超低反射率微纳复合结构的黑硅衬底制备方法，本发明涉及低反射率黑硅衬底制备领域。本发明要解决现有硅衬底表面反射率高，导致太阳能电池效率低的问题。方法：利用Cu金属催化辅助的化学蚀刻法，采用CuNO₃、HF和H₂O₂混合溶液对硅衬底进行蚀刻，生成微米级尺寸陷光结构；再放入AgNO₃与HF混合溶液中进行银纳米粒子的自组装沉积；然后采用HF与H₂O₂混合溶液进行Ag金属催化辅助的化学蚀刻，完成制备。本发明制备具有微纳图形阵列的硅衬底实现了超低的表面反射率，高效地制备微纳图形阵列结构，重复性高，并通过优化蚀刻条件可调控其反射率。本发明制备的具有超低反射率微纳复合结构的黑硅衬底用于太阳能电池中。

技术领域

本发明涉及低反射率黑硅衬底制备领域。

背景技术

单晶硅太阳能电池作为目前光伏市场中转换效率最高、产业化效率最优的商业化太阳能电池，广泛应用于航空航天、农业、化工和能源等领域。然而，目前硅衬底表面的光学损失成为限制太阳能电池效率提升的主要因素。为提升太阳能电池的电池效率，必须降低硅衬底表面的光学损失。现阶段，降低衬底表面光学损失的方法主要有表面镀减反射涂层、采用栅电极以及表面粗化制绒处理，其中表面粗化制绒处理是最常采用的、最有效的方法降低硅衬底反射率，有助于实现高性能单晶硅太阳能电池。

硅太阳能电池中常见图形化硅衬底结构表面为湿法蚀刻的正金字塔形、倒金字塔形结构以及干法蚀刻得到的柱状及台状结构。然而。利用具有上述常规微米结构的图形化硅衬底制备的太阳能电池表面的反射率仅能降至10％，光损失仍然严重。因此，在硅衬底表面制备具有超低反射率的图案陷光结构对太阳能电池效率的提升具有重要意义。

发明内容

本发明要解决现有硅衬底表面反射率高，导致太阳能电池效率低的问题，而提供一种具有超低反射率微纳复合结构的黑硅衬底制备方法。

一种具有超低反射率微纳复合结构的黑硅衬底制备方法，按以下步骤进行：

一、采用温度为40～100℃的CuNO₃、HF和H₂O₂混合溶液刻蚀硅衬底，控制刻蚀时间为1～60min，获得表面具有微米级陷光结构的硅衬底；

二、将步骤一获得的硅衬底放入温度为20～100℃的AgNO₃和HF混合溶液中，进行银纳米颗粒的沉积；

三、将步骤二沉积后的硅衬底放入温度为20～100℃的HF和H₂O₂混合溶液中，蚀刻10～60min，获得表面具有微纳复合结构的硅衬底；

四、将步骤三获得的硅衬底放入温度为20～100℃的HNO₃溶液中，保持5～100min，然后采用去离子水冲洗，氮气吹干，制得所述具有超低反射率微纳复合结构的黑硅衬底。

进一步的，步骤一中采用Cu催化蚀刻制备微米级陷光结构。

进一步的，步骤四中采用HNO₃溶液去除金属颗粒。

本发明采用两步法制备银纳米颗粒和硅纳米孔阵列。

本发明步骤一、步骤二、步骤三和步骤四均在聚四氟乙烯容器中进行反应。

本发明的有益效果是：

本发明制备的微纳图形阵列的硅衬底实现了超低的表面反射率，高效地制备微纳图形阵列结构，重复性高。