[发明专利]晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法，其采用喷砂设备先在硅片表面形成微米级麻面层，而后在微米级麻面层表面进一步制造纳米级麻面层，而后通过蚀刻工艺最终形成纳米级麻面层完全去浊后光滑透光，微米级麻面层去蚀工序后仍留有低反射的半透明浊度层的复合绒面结构。其工艺过程简单，微米麻面层以及纳米麻面层的深度稳定可控、成型精度高，形成的微纳浊透复合结构不但增大了太阳能电池片晶体硅的受光的面积，并且受光照角度影响小，能接受的斜光束大，无论是晨阳还是夕阳的微弱阳光均能有效响应，制得的太阳能电池片可水平摆放，细微的纳米级透亮的浅坑十分利于吸收微弱的反射光，全方位提高了红橙弱光利用率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法及其应用。

背景技术

随着发展中国家能源消费的崛起，现有化石能源逐渐枯竭，寻求可再生能源已成为各国的共识，可再生能源包含太阳能、风能、水能等。其中的太阳能因其分布广泛，随处可用，因此备受各国关注。

开发太阳能电池的关键问题在于提高转换效率和降低成本，对于硅系太阳能电池， 1997 年美国哈佛大学的Eric. Mazur 等人用飞秒激光脉冲在SF6和Cl2气体环境下反复照射硅片表面时，产生一种圆锥形的尖峰状阵列结构，具有这种结构的硅片肉眼观察呈现黑色，故叫“黑硅”。黑硅因其独特的陷光结构能大幅度降低晶硅电池的反射率，引起了各方重视，各国竞相开发新的电池片绒面制备工艺，先后开发出了尖峰形、金字塔形（如图1所示）、倒金字塔形、虫洞型等各种绒面结构和制备技术。

目前主流的黑硅制备工艺为干法制绒的离子反应法（ReactiveIonEtching,RIE）及湿法制绒的金属催化化学腐蚀法（MetalCatalyzedChemicalEtching,MCCE）。干法黑硅与湿法黑硅的差别在于：

1）干法黑硅属于单面制备，湿法为两面制备；

2）干法黑硅受设备参数影响较大，硬件设备投资高；

3）湿法黑硅受硅片质量及工艺条件影响较大。具体地，湿法黑硅反应过程会消耗大量的重金属Ag，残留过多的金属粒子会增加后续清洗工作的负担，且清洗不干净将会导致表面成为载流子复合中心，电池片效率下降。

但无论是试验室技术还是量产技术，都在片面追求降低硅片的表层反射率，目前的绒面微观结构均存在绒面浊度高介质层不透明、绒底太深，绒峰太高、坑底坑洞太深遂，以上微结构虽然成功降低了反射率，但也造成难以对阳光进行全方位全表层吸收，发电时间短、光电转换效率低的缺陷，而且吸收到的光生载流子复合损失大，难以流到银浆电极；尖峰或金字塔型绒面还造成制备绒面时硅片需要耗料多，难以继续降低厚度；而且上述结构的硅片加工难度大容易破碎，更大的缺陷为朝阳或夕阳的可见光难以照到这些绒面结构的背面或坑底，在组件安装时面对阳光需要有倾斜角，但倾斜角大了，组件风压大，很容易被大风摧毁。

近几年，黑硅研究领域出现在原有金字塔等已成型的微米结构上再制作纳米结构的复合绒面结构，其一定程度上会增加红色光的吸收，减少光反射，但只要金字塔或虫洞型结构没有改变，朝阳、夕阳时金字塔背面和洞底依然照不到阳光，金字塔底和虫洞底会产生光生载流子复合损失的结构缺陷也不会改变。鉴于目前硅片绒面结构的缺陷，市场需要阳光利用率更高且可以水平安装、抗风能力强的硅系太阳能发电产品。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法。

实现本发明目的一的技术方案是：一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法，其包括以下步骤：

S1: 将平均粒径为 10～40微米的砂粒和水充分搅拌混合形成微米级水砂混合物，而后利用高压水砂喷枪将微米级水砂混合物均匀地喷射至硅片表面直至硅片表面形成微米级麻面层；