[发明专利]一种单晶硅材料及其在制备异形件中的用途

说明书

本发明公开了一种单晶硅材料及其在制备异形件中的用途，属于单晶硅材料技术领域，具体涉及一种单晶硅材料的制备方法，将单晶硅片分别采用氧化清洗液、氢氟酸清洗液及腐蚀液进行浸泡处理制备得到金字塔微结构绒面单晶硅材料；单晶硅片经浸泡处理后均采用去离子水冲洗；腐蚀液中含有碳酸钾、氟化钾和1H‑吡唑‑3‑基尿素。本发明进一步在银纳米粒子存在的条件下，使用含有氢氟酸和双氧水的催化腐蚀液对金字塔微结构绒面单晶硅材料进行腐蚀处理及除银处理得到金字塔型纳米多孔单晶硅材料。

技术领域

本发明属于单晶硅材料技术领域，具体涉及一种单晶硅材料及其在制备异形件中的用途。

背景技术

太阳电池能直接将光能转和为电能，这对促进能源发展，保护环境具有重要意义。单晶硅太阳电池在太阳电池行业占据着重要地位，硅表面制绒技术是太阳电池制备工艺中的重要组成部分。通过碱性溶液与硅片反应可以在硅表面形成金字塔形状的绒面结构，这使光线在金字塔结构之间进行多次反射，从而有效提高硅对光的吸收效率。

单晶硅太阳电池要实现更高形式的产业化、更加大规模的生产、应用和普及，必须不断改善生产工艺，不断降低生产成本，不断减少环境污染，不断提高光电转换效率。硅是单晶硅太阳电池的基本材料，在生产成本中占据重要部分。随着硅材料在众多行业中的大量应用，其供应的日趋紧张和价格也持续上升，在单晶硅太阳电池的生产过程中，降低硅片的厚度可以节约生产材料，从而能够有效地降低生产成本，但这也相应降低了太阳电池对太阳辐射的吸收效率，间接提高了其生产成本，影响了单晶硅太阳电池工业化生产、大规模普及和应用。提高单晶硅对太阳辐射的吸收效率，降低硅片对太阳辐射的反射率，常用的方法是制备硅绒面结构，也就是对单晶硅表面进行微结构处理，使用碱性溶液能与单晶硅发生各向异性反应，硅表面会形成“金字塔”形状的微结构，简称金字塔微结构。当太阳光线辐射到硅片表面的金字塔微结构上时，部分光线会在相邻的金字塔结构之间发生多次反射，从而降低了光线在硅片表面上的反射率，提高了对光线的吸收效率，对硅表面减反射微结构的制备方法的优化和单晶硅微结构的性能研究有着重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平均粒径稳定性好、平均覆盖率高、平均反射率降低效果好的表面具有金字塔结构的单晶硅材料的制备方法。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种单晶硅材料的制备方法，包括：将单晶硅片分别采用氧化清洗液、氢氟酸清洗液及腐蚀液进行浸泡处理制备得到金字塔微结构绒面单晶硅材料；所述单晶硅片经浸泡处理后均采用去离子水冲洗；所述腐蚀液中含有碳酸钾、氟化钾和1H-吡唑-3-基尿素。本发明所使用的腐蚀液由碳酸钾、氟化钾和1H-吡唑-3-基尿素混合于去离子水中得到，碳酸钾、氟化钾在去离子水中，通过与氢离子的结合，使去离子水中产生氢氧根离子，与单晶硅接触发生腐蚀反应，在单晶硅表面形成金字塔微结构，而在碳酸钾、氟化钾的混合溶液中使用1H-吡唑-3-基尿素后，提高了腐蚀得到的金字塔型单晶硅材料上金字塔的覆盖率，同时，得到的单晶硅材料对光的反射率大幅降低，可以提高用于制备太阳能电池提高光电效率。

优选地，氧化清洗液由浓硫酸与双氧水的混合液。

优选地，氢氟酸清洗液中氢氟酸的质量分数为4-10wt％。

优选地，腐蚀液中1H-吡唑-3-基尿素的质量分数为0.2-0.8wt％。

优选地，金字塔微结构绒面单晶硅的制备中，将单晶硅片浸泡在60-80℃的氧化清洗液中，处理5-20min，去离子水冲洗，然后将氧化清洗后的单晶硅片浸泡在20-40℃的氢氟酸清洗液中，处理1-5min，去离子水冲洗，然后将氢氟酸清洗后的单晶硅片浸泡于60-95℃的腐蚀液中，处理10-30min，去离子水冲洗，干燥，得到表面形成金字塔微结构绒面的金字塔微结构绒面单晶硅。

更优选地，氧化清洗液为浓硫酸与双氧水的混合液，氧化清洗液中浓硫酸与过氧化氢以质量比1：0.2-0.5的比例混合。