本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單晶硅太陽(yáng)能電池的表面絨面制備方法。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電是新能源的重要組成，近年來(lái)獲得了飛速發(fā)展。目前商業(yè)化的太陽(yáng)電池產(chǎn)品中，晶體硅(單晶和多晶)太陽(yáng)電池的市場(chǎng)份額最大，一直保持接近九成的市場(chǎng)占有率。

目前，在晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)工藝中，絨面工藝的目的是降低太陽(yáng)電池的表面反射率，從而提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。為了在晶體硅片表面獲得性能優(yōu)異的絨面結(jié)構(gòu)，光伏業(yè)界嘗試了許多方法，如機(jī)械刻槽法、激光刻蝕法、反應(yīng)離子刻蝕法(rie)、化學(xué)腐蝕法(即濕法腐蝕)等。其中，基于堿液的單晶硅化學(xué)腐蝕和基于酸液的多晶硅化學(xué)腐蝕是目前晶硅電池制絨工藝中普遍使用的技術(shù)，絨面結(jié)構(gòu)一般呈微米級(jí)，制成電池后表面反射率總體而言仍偏高。

在硅片表面形成納米結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步降低其表面反射率，本申請(qǐng)人已公開的中國(guó)發(fā)明專利201310127230.x已公開了一種晶體硅表面納米絨面的制備方法，其主要包括如下步驟：

(1)將多晶硅硅片進(jìn)行清洗、腐蝕制絨，形成微米級(jí)絨面；

(2)將硅片放入含有金屬離子的溶液中浸泡，使硅片表面涂覆一層金屬納米顆粒；

(3)用第一化學(xué)腐蝕液腐蝕硅片表面，形成納米級(jí)絨面；

(4)分別用第一清洗液、第二清洗液、去離子水清洗上述硅片，去除金屬顆粒；

(5)將上述硅片放入第二化學(xué)腐蝕液中進(jìn)行微結(jié)構(gòu)修正刻蝕。

上述方法能夠?qū)⒍嗑Ч杵砻娼q面的反射率降低至12％～20％，但上述方法針對(duì)的多晶硅片，其對(duì)多晶硅片直接進(jìn)行腐蝕制絨，然后采用多種化學(xué)腐蝕液對(duì)絨面進(jìn)行修正刻蝕，雖能形成較好的絨面以提高電池片的轉(zhuǎn)換效率，但在實(shí)際工藝中步驟繁瑣，制絨工藝時(shí)間較長(zhǎng)，提高了太陽(yáng)能電池的制造成本。

因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種單晶硅太陽(yáng)能電池的表面絨面制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種單晶硅太陽(yáng)能電池的表面絨面制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

一種單晶硅太陽(yáng)能電池的表面絨面制備方法，所述制備方法包括依次以下步驟：

s1、通過(guò)化學(xué)腐蝕方法在單晶硅片表面引入微納缺陷；

s2、通過(guò)化學(xué)方法對(duì)具有微納缺陷的單晶硅片表面進(jìn)行修正并去除表面各種殘留物雜質(zhì)；

s3、采用堿刻蝕制絨工藝在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)，得到單晶硅太陽(yáng)能電池表面絨面結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟s1中金屬催化化學(xué)刻蝕方法具體為：

將單晶硅片放入含有金屬離子的化學(xué)腐蝕液中，腐蝕單晶硅片表面以形成引入微納缺陷，所述金屬離子選自金離子、銀離子和銅離子中的一種或多種，化學(xué)腐蝕液為hf與h2o2的混合溶液、hf與hno3的混合溶液、或hf與h2cro4的混合溶液。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬離子的濃度為1e-6～1mol/l，hf的濃度為1～15mol/l，h2o2、hno3或h2cro4的濃度為0.1～5mol/l。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟s1中化學(xué)腐蝕方法的反應(yīng)溫度為5～50℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～5min。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟s1前還包括：

采用堿溶液對(duì)單晶硅片進(jìn)行拋光。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟s2具體為：

將單晶硅片放入清洗溶液中清洗，清洗時(shí)間為1～5min，去除單晶硅片表面的各種殘留物雜質(zhì)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述清洗溶液為nh4oh、nh4oh/h2o2、hcl/h2o2、hno3中的任意一種或多種組合；其中，

當(dāng)清洗溶液為nh4oh時(shí)，nh4oh的濃度為0.01～1mol/l，清洗溫度為15～85℃；

當(dāng)清洗溶液為nh4oh/h2o2時(shí)，nh4oh和h2o2的濃度分別為0.01～5mol/l和0.01～5mol/l，清洗溫度為15～85℃；

當(dāng)清洗溶液為hcl/h2o2時(shí)，hcl和h2o2的濃度分別為0.01～5mol/l和0.01～5mol/l，清洗溫度為15～85℃；

當(dāng)清洗溶液為hno3時(shí)，hno3的濃度為1～10mol/l，清洗溫度為5～85℃。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟s3中堿刻蝕制絨工藝具體為：

將單晶硅片放入濃度為0.01～1mol/l的naoh溶液或koh溶液中，在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟s3中堿刻蝕制絨工藝的反應(yīng)溫度為5～85℃，堿刻蝕制絨時(shí)間為5～10min，金字塔結(jié)構(gòu)的大小為1～5μm。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單晶硅片為金剛線切單晶硅片或砂漿線切單晶硅片。

本發(fā)明的有益效果是：

在堿刻蝕制絨步驟前先通過(guò)化學(xué)方法形成微納尺寸的缺陷起絨點(diǎn)，再進(jìn)行常規(guī)堿制絨能夠快速獲得理想的金字塔絨面并去除表面切割線痕，且制備的金字塔絨面具有優(yōu)異的陷光性能；

實(shí)際工藝中大大降低了堿刻蝕制絨時(shí)間，提高了單晶硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)效率；

絨面制備方法簡(jiǎn)單易行，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，可以快速移植到工業(yè)化生產(chǎn)中，適于推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明中單晶硅太陽(yáng)能電池表面絨面結(jié)構(gòu)的制備方法的具體流程圖；

圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中堿刻蝕制絨后的單晶硅片表面sem電鏡圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參圖1所示，本發(fā)明公開了一種單晶硅太陽(yáng)能電池的表面絨面制備方法，該制備方法依次包括以下步驟：

s1、通過(guò)化學(xué)腐蝕方法在單晶硅片表面引入微納缺陷；

s2、通過(guò)化學(xué)方法對(duì)具有微納缺陷的單晶硅片表面進(jìn)行修正并去除表面各種殘留物雜質(zhì)；

s3、采用堿刻蝕制絨工藝在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)，得到單晶硅太陽(yáng)能電池表面絨面結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的步驟s1中，金屬催化化學(xué)刻蝕方法具體為：

將單晶硅片放入含有金屬離子的化學(xué)腐蝕液中，腐蝕單晶硅片表面以形成引入微納缺陷，所述金屬離子選自金離子、銀離子和銅離子中的一種或多種，化學(xué)腐蝕液為hf與h2o2的混合溶液、hf與hno3的混合溶液、或hf與h2cro4的混合溶液。

優(yōu)選地，金屬離子的濃度為1e-6～1mol/l，hf的濃度為1～15mol/l，h2o2、hno3或h2cro4的濃度為0.1～5mol/l；化學(xué)腐蝕方法的反應(yīng)溫度為5～50℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～5min。

本發(fā)明中首先通過(guò)化學(xué)方法形成微納尺寸的缺陷起絨點(diǎn)，當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，為了提高微納缺陷的質(zhì)量，還可以先采用堿溶液對(duì)單晶硅片進(jìn)行拋光，然后再通過(guò)化學(xué)方法在單晶硅片表面形成微納缺陷。

在本發(fā)明的步驟s2中，該步驟具體為：

將單晶硅片放入清洗溶液中清洗，清洗時(shí)間為1～5min，去除單晶硅片表面的各種殘留物雜質(zhì)。清洗溶液為nh4oh、nh4oh/h2o2、hcl/h2o2、hno3中的任意一種或多種組合；其中，

當(dāng)清洗溶液為nh4oh時(shí)，nh4oh的濃度為0.01～1mol/l，清洗溫度為15～85℃；

當(dāng)清洗溶液為nh4oh/h2o2時(shí)，nh4oh和h2o2的濃度分別為0.01～5mol/l和0.01～5mol/l，清洗溫度為15～85℃；

當(dāng)清洗溶液為hcl/h2o2時(shí)，hcl和h2o2的濃度分別為0.01～5mol/l和0.01～5mol/l，清洗溫度為15～85℃；

當(dāng)清洗溶液為hno3時(shí)，hno3的濃度為1～10mol/l，清洗溫度為5～85℃。

在本發(fā)明的步驟s3中，堿刻蝕制絨工藝具體為：

將單晶硅片放入濃度為0.01～1mol/l的naoh溶液或koh溶液中，在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，堿刻蝕制絨工藝的反應(yīng)溫度為5～85℃，堿刻蝕制絨時(shí)間為5～10min，金字塔結(jié)構(gòu)的大小為1～5μm。

其中，本發(fā)明中提及的單晶硅片可為金剛線切單晶硅片或砂漿線切單晶硅片。

由于金剛線切單晶硅片或砂漿線切單晶硅片產(chǎn)生有淺的損傷層以及平行線痕，導(dǎo)致常規(guī)堿制絨不易腐蝕出具有優(yōu)異陷光性能的金字塔，本發(fā)明針對(duì)單晶硅片，在堿刻蝕制絨之前通過(guò)化學(xué)腐蝕方法形成微納尺寸的缺陷起絨點(diǎn)，從而有利于快速獲得理想的金字塔絨面結(jié)構(gòu)，并可有效去除表面切割線痕。

與現(xiàn)有技術(shù)中的先制絨再刻蝕的工藝不同，先進(jìn)行微米制絨，在微米絨面上再通過(guò)金屬催化化學(xué)腐蝕形成納米多孔絨面結(jié)構(gòu)，然后再對(duì)這些納米多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正刻蝕，將其修正成納米金字塔結(jié)構(gòu)，很明顯，上述金屬催化化學(xué)腐蝕形成納米多孔結(jié)構(gòu)是最終修正后納米結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)最終的絨面結(jié)構(gòu)再通過(guò)化學(xué)品腐蝕這些納米多孔結(jié)構(gòu)，使其大小和形狀發(fā)生變化，從而形成理想大小和形狀的納米結(jié)構(gòu)。而本發(fā)明中形成的微納缺陷并非最終形成的微米級(jí)金字塔絨面的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，這些微納缺陷僅僅作為下一步堿液腐蝕的起絨點(diǎn)，這些包含但不僅僅局限與多孔結(jié)構(gòu)，所以，這些缺陷和現(xiàn)有技術(shù)中的多孔結(jié)構(gòu)的作用和類型是完全不相同的。兩種工藝中絨面結(jié)構(gòu)的形成的機(jī)理不同，當(dāng)然工藝流程更不相同；另外，兩者形成金字塔的結(jié)構(gòu)大小也有較大差異。

與現(xiàn)有的堿刻蝕制絨相比，常規(guī)堿刻蝕制絨步驟通常需花費(fèi)20～30min，形成的金字塔結(jié)構(gòu)較大，大約為3-6μm；而本發(fā)明的方法在堿刻蝕制絨步驟前先形成多孔結(jié)構(gòu)，是一種全新的方法，通過(guò)該方法可以將堿刻蝕制絨步驟花費(fèi)的時(shí)間控制在5～10min，形成的金字塔結(jié)構(gòu)較小，大約為1～5μm，該步驟在實(shí)際工藝中大大降低了制絨時(shí)間，提高了單晶硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)效率，取得了意想不到的效果。

同時(shí)，本發(fā)明單晶硅片上絨面結(jié)構(gòu)的反射率能夠達(dá)到8～12％，較現(xiàn)有堿刻蝕得到的絨面結(jié)構(gòu)的反射率(約10～20％)更為優(yōu)越。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，單晶硅太陽(yáng)能電池表面絨面結(jié)構(gòu)的制備方法具體包括以下步驟：

1)將厚度為180±10μm、大小為156mm×156mm的金剛線切單晶硅片放入含有銅離子的化學(xué)腐蝕液中，化學(xué)腐蝕液為hf與hno3的混合溶液，銅離子的濃度為0.1mol/l，hf的濃度為5mol/l，hno3的濃度為0.5mol/l，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為3min，在單晶硅片表面形成微納缺陷。

2)將形成有微納缺陷的單晶硅片放入3mol/l的hno3清洗溶液中清洗，清洗時(shí)間為3min，清洗溫度為50℃，對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行修正并去除表面各種殘留物雜質(zhì)。

3)將單晶硅片放入濃度為0.5mol/l的naoh溶液中進(jìn)行堿刻蝕制絨，反應(yīng)溫度為50℃，在單晶硅片表面形成金字塔結(jié)構(gòu)。通過(guò)測(cè)試，堿刻蝕制絨的時(shí)間為5～10min。

如圖2所示為經(jīng)過(guò)5min堿刻蝕制絨后的單晶硅片表面sem電鏡圖，可以發(fā)現(xiàn)，單晶硅片表面金字塔絨面結(jié)構(gòu)較為理想，金字塔結(jié)構(gòu)的大小為1～5μm。經(jīng)測(cè)試，該單晶硅片上絨面結(jié)構(gòu)的反射率能夠達(dá)到10％，較常規(guī)堿刻蝕制絨獲得的絨面結(jié)構(gòu)(約12％)更為理想。

由以上技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

在堿刻蝕制絨步驟前先通過(guò)化學(xué)方法形成微納尺寸的缺陷起絨點(diǎn)，再進(jìn)行常規(guī)堿制絨能夠快速獲得理想的金字塔絨面并去除表面切割線痕，且制備的金字塔絨面具有優(yōu)異的陷光性能；

實(shí)際工藝中大大降低了堿刻蝕制絨時(shí)間，提高了單晶硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)效率；

絨面制備方法簡(jiǎn)單易行，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，可以快速移植到工業(yè)化生產(chǎn)中，適于推廣應(yīng)用。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。