[发明专利]一种硅片表面的倒金字塔绒面结构的制备方法

说明书

本发明属于太阳能电池技术领域，公开了一种硅片表面的倒金字塔绒面结构的制备方法。该方法包括以下步骤：先后用丙酮、乙醇、去离子水清洗硅片备用；将清洗后的硅片放入氢氟酸和氧化剂混合液或强碱中去除氧化硅层与非晶硅层；将硅片浸泡于含有氧化剂、刻蚀剂、金属离子的刻蚀液中，通过光照诱导制备得到刻蚀后的硅片；将刻蚀后的硅片浸泡在金属消除剂中去除表面金属粒子。该方法使用光照诱导纳米金属颗粒催化化学刻蚀制备硅表面倒金字塔结构，物理光照结合湿法化学刻蚀，可高效制备晶硅倒金字塔结构，并且通过光照诱导MCCE制绒，利用光生电子的捕获及光电子的分布，控制刻蚀均匀性发生及加快刻蚀速率，提高制绒效率与绒面质量。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种硅片表面的倒金字塔绒面结构的制备方法。

背景技术

太阳能作为持续且稳定的清洁能源越来越受人们重视，在太阳能的应用中，光伏技术作为最常见、最普遍的方法，在全球范围内受众多学者广泛研究。而众多光伏材料中，硅太阳能电池在光伏领域发展相对成熟，实用性较强，常年霸占领导地位。

硅片表面制绒是制造晶硅太阳能电池的第一道工艺，是电池制造的一个核心环节。良好的绒面结构不仅可以降低太阳光反射率，增加光的吸收，而且可以提高表面钝化以及电极接触等特性，从而提高载流子的收集效率。由于单晶硅太阳能电池具有高转换效率，使用寿命长等优势，在光伏市场份额已经超过90％。常见的绒面主要有蠕虫状凹坑、正金字塔结构及倒金字塔结构，倒金字塔结构由于其多次减反射作用、底部开阔无塔尖存在、电极接触好等特点，将会取代正金字塔结构成为新一代硅光伏表面结构。倒金字塔结构制备的方法主要有反应离子刻蚀(RIE)、激光刻蚀以及金属催化化学刻蚀(MCCE)等。MCCE由于其操作简单，可实现大规模制备，成为关注度最高的一种方法。在MCCE刻蚀体系中，金属离子沉积在硅片表面被还原为金属颗粒，这一过程中硅被氧化为SiO₂，同时氧化剂会通过金属颗粒向硅表面注入空穴，并且由于氧化剂氧化性大于所选金属粒子，金属颗粒将会被重新氧化进入刻蚀液，而暴露出的SiO₂将会被刻蚀液反应去除，重复上述过程，便能在硅片表面制备倒金字塔结构。

在众多催化金属中，铜由于价格便宜，反应缓慢可控，成为新的研究热点。但在Cu-ACE中，绒面存在分布不均匀，尺寸大小不均及刻蚀稳定性不好等问题。因此，如何提高绒面均匀性、刻蚀稳定性以及绒面质量具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片表面的倒金字塔绒面结构的制备方法，解决现有技术MCCE制备倒金字塔结构存在绒面均匀性、刻蚀稳定性以及绒面质量不好的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种硅片表面的倒金字塔绒面结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)刻蚀：将硅片浸泡于含有氧化剂、刻蚀剂、金属离子的刻蚀液中，通过光照诱导制备得到刻蚀后的硅片；

(2)去除金属颗粒：将刻蚀后的硅片浸泡于金属消除剂中，浸泡结束后得到硅片表面的倒金字塔绒面结构。

优选的，在上述一种硅片表面的倒金字塔绒面结构的制备方法中，所述步骤(1)刻蚀前还包括预刻蚀，所述预刻蚀的具体方法为：将硅片浸泡于含有AgNO₃、HF、H₂O₂的预刻蚀液中进行预刻蚀；所述预刻蚀的温度为30～40℃，所述预刻蚀的时间为1～5min；所述AgNO₃的浓度为0.0001～0.001M，所述HF的浓度为1～5M，所述的H₂O₂浓度为1～3M。