本发明涉及一种单晶硅片绒面的制备方法，属于光电技术领域。
背景技术：
表面织构化即在硅片表面制备陷光结构，工业上称为制绒，是指经过一定表面处理后，太阳电池表面呈现凹凸不平的孔洞状表面形态，可降低多晶硅太阳电池表面的光损失，提高太阳电池的光电转化效率。
目前单晶硅电池商业生产中通常用表面制绒的方法来降低反射率，常用的制绒方法为碱制绒，利用腐蚀液对硅片表面进行各向异性腐蚀，得到均匀密布的金字塔表面结构。制绒后硅片腐蚀深度在3.4～5.2um之间，但是所制备绒面在可见光谱范围内仍然有较高的反射率，在18%～24%之间，晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺，申请公布号：cn101976705a，在近红外光谱范围内（1.1～2.5um）的反射率高达50%。并且现有的单晶硅片的制绒方法采用先酸制绒、后碱制绒的工艺，但是此方法工艺复杂、碎片率高、绒面的反射率高、制绒绒面均匀性不佳。
因此，亟待寻找一种降低反射率、提高制绒绒面均匀性的绒面制备方法，具有现实意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：现有的单晶硅片的制绒方法采用先酸制绒、后碱制绒的工艺，但是碎片率高、绒面的反射率高、制绒绒面均匀性不佳的问题，提供了一种单晶硅片绒面的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）单晶硅片的表面清洗：选取单晶硅片，分别用丙酮和去离子水表面超声清洗后干燥；
（2）绒面处理剂1的制备：按重量份数计，分别选取20～40份醋酸溶液、5～7份三氧化铬、5～10份氢氟酸、3～5份甲酸溶液、3～5份酒石酸、4～6份双氧水和10～15份甘油，搅拌混合后得绒面处理剂1；
（3）绒面处理剂2的制备：按重量份数计，分别选取5～10份表面活性剂、2～4份氢氧化钙、15～20份氢氧化钾、5～10份氢氧化钠和100～120份水，混合后得绒面处理剂2；
（4）第一次绒面处理后的单晶硅片：将清洗后单晶硅片加入绒面处理剂1中，浸泡后取出，用去离子水清洗后放入绒面处理剂2中浸泡，用去离子水洗涤后干燥；
（5）母盐溶液的制备：按重量份数计，分别选取3～6份硝酸钇、4～8份氧化镱、5～9份硝酸铝，100～120份硝酸溶液，加热至60～80℃，搅拌混合后过滤，得滤渣，按质量比1:100，将滤渣加入去离子水中，搅拌均匀即可；
（6）液体培养基的制备：按重量份数剂，分别选取4～6份醋酸钙、10～20份葡萄糖、8～10份酵母膏、10～15份琼脂和800～1000份去离子水，搅拌混合即可；
（7）第一次绒面处理后的单晶硅片：按质量比1:50，将第一次绒面处理后的单晶硅片放入液体培养基中，并接种菌号为glrt202ca的菌株，避光培养，培养后向液体培养基中滴加母盐溶液，滴加后搅拌，用碳酸氢钠溶液调节ph为8.5～9.0，调节后静止放置2～4天，取出单晶硅片，冲洗表面后干燥，干燥后在700～750℃温度下煅烧30～50min，煅烧后取出，即可得绒面处理后的单晶硅片。
步骤（2）中所述的表面活性剂为吐温-80、司盘-80、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
步骤（4）中在绒面处理剂1中的浸泡时间为70～100s，在绒面处理剂2中的浸泡时间为40～60s。
步骤（5）中所述的硝酸溶液的质量分数为60%。
步骤（7）中所述的避光培养的温度为30～35℃，避光培养时间为3～5天。
步骤（7）中所述的母盐溶液质量为液体培养基质量3～5%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明先采用酸性绒面处理剂1，先对单晶硅片表面进行预处理，预处理后可在单晶硅片表面形成疏松结构，将单晶硅片表面的单质硅氧化成二氧化硅，再使用碱性绒面处理剂2，可通过化学反应，使硅的氧化物进行溶解，腐蚀速度相同，可以得到减反射效果良好的绒面，增强光吸收，具有较低反射率的单晶硅绒面；
（2）本发明将单晶硅片放入液体培养基中，先向液体培养基中加入可生成碳酸钙沉淀的菌种，培养后会生成纳米碳酸钙沉淀，沉积在单晶硅片表面，随后加入硝酸钇等物质制备得到的母盐溶液，滴加后酵母菌可将母盐中的的粒子沉积，进一步形成凹凸不平的孔洞状表面形态，得到具有良好光陷阱作用和减反射效果的晶硅绒面，提高单晶硅太阳电池的光电转换效率，并且这种绒面结构的形成，可以大幅度增加硅片的表面积，有利于对太阳光的充分吸收。
具体实施方式
选取10～20片硅片为156mm×156mm的p型准单晶硅片，分别用丙酮和去离子水表面超声清洗后取出，擦干单晶硅片表面后在40～50℃温度下干燥，得清洗后的单晶硅片；按重量份数计，分别选取20～40份质量分数8%醋酸溶液、5～7份三氧化铬、5～10份氢氟酸、3～5份质量分数5%甲酸溶液、3～5份质量分数10%酒石酸溶液、4～6份双氧水和10～15份甘油，搅拌混合10～15min后得绒面处理剂1；按重量份数计，分别选取5～10份表面活性剂、2～4份氢氧化钙、15～20份氢氧化钾、5～10份氢氧化钠和100～120份水，搅拌混合后得绒面处理剂2；按质量比1:30将清洗后单晶硅片加入绒面处理剂1中，浸泡70～100s后取出，用去离子水清洗2～4次后放入绒面处理剂2中，浸泡40～60s后取出，用去离子水洗涤2～4次后放入烘箱中，在50～60℃温度下干燥2～4h，得第一次绒面处理后的单晶硅片；按重量份数计，分别选取3～6份硝酸钇、4～8份氧化镱、5～9份硝酸铝，100～120份质量分数60%硝酸溶液，加热至60～80℃搅拌混合30～60min后过滤，得滤渣，按质量比1:100，将滤渣加入去离子水中，搅拌均匀得母盐溶液；按重量份数剂，分别选取4～6份醋酸钙、10～20份葡萄糖、8～10份酵母膏、10～15份琼脂和800～1000份去离子水，搅拌混合后得液体培养基；按质量比1:50，将第一次绒面处理后的单晶硅片放入液体培养基中，并接种6～10株菌号为glrt202ca的菌株，在30～35℃温度下避光培养3～5天，培养后向液体培养基中滴加液体培养基质量3～5%母盐溶液，滴加结束后搅拌混合2～3h，用质量分数15%碳酸氢钠溶液调节ph为8.5～9.0，调节后静止放置2～4天，放置后取出单晶硅片，用去离子水冲洗表面2～4次后放入烘箱中干燥，干燥后在700～750℃温度下煅烧30～50min，煅烧后取出，即可得绒面处理后的单晶硅片。
所述的表面活性剂为吐温-80、司盘-80、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
实例1
选取10片硅片为156mm×156mm的p型准单晶硅片，分别用丙酮和去离子水表面超声清洗后取出，擦干单晶硅片表面后在40温度下干燥，得清洗后的单晶硅片；按重量份数计，分别选取5份司盘-80、2份氢氧化钙、15份氢氧化钾、5份氢氧化钠和100份水，搅拌混合后得绒面处理剂1；按重量份数计，分别选取20份质量分数8%醋酸溶液、5份三氧化铬、5份氢氟酸、3份质量分数5%甲酸溶液、3份质量分数10%酒石酸溶液、4份双氧水和10份甘油，搅拌混合10min后得绒面处理剂2；按质量比1:30将清洗后单晶硅片加入绒面处理剂1中，浸泡70s后取出，用去离子水清洗2次后放入绒面处理剂2中，浸泡40s后取出，用去离子水洗涤2次后放入烘箱中，在50℃温度下干燥2h，得第一次绒面处理后的单晶硅片；按重量份数计，分别选取3份硝酸钇、4份氧化镱、5份硝酸铝，100份质量分数60%硝酸溶液，加热至60℃搅拌混合30min后过滤，得滤渣，按质量比1:100，将滤渣加入去离子水中，搅拌均匀得母盐溶液；按重量份数剂，分别选取4份醋酸钙、10份葡萄糖、8份酵母膏、10份琼脂和800份去离子水，搅拌混合后得液体培养基；按质量比1:50，将第一次绒面处理后的单晶硅片放入液体培养基中，并接种6株菌号为glrt202ca的菌株，在30℃温度下避光培养3天，培养后向液体培养基中滴加液体培养基质量3%母盐溶液，滴加结束后搅拌混合2h，用质量分数15%碳酸氢钠溶液调节ph为8.5，调节后静止放置2天，放置后取出单晶硅片，用去离子水冲洗表面2次后放入烘箱中干燥，干燥后在700℃温度下煅烧30min，煅烧后取出，即可得绒面处理后的单晶硅片。
实例2
选取15片硅片为156mm×156mm的p型准单晶硅片，分别用丙酮和去离子水表面超声清洗后取出，擦干单晶硅片表面后在45℃温度下干燥，得清洗后的单晶硅片；按重量份数计，分别选取8份十二烷基苯磺酸钠、3份氢氧化钙、17份氢氧化钾、8份氢氧化钠和110份水，搅拌混合后得绒面处理剂1；按重量份数计，分别选取30份质量分数8%醋酸溶液、6份三氧化铬、7份氢氟酸、4份质量分数5%甲酸溶液、4份质量分数10%酒石酸溶液、5份双氧水和13份甘油，搅拌混合13min后得绒面处理剂2；按质量比1:30将清洗后单晶硅片加入绒面处理剂1中，浸泡80s后取出，用去离子水清洗3次后放入绒面处理剂2中，浸泡50s后取出，用去离子水洗涤3次后放入烘箱中，在55℃温度下干燥3h，得第一次绒面处理后的单晶硅片；按重量份数计，分别选取4份硝酸钇、6份氧化镱、7份硝酸铝，110份质量分数60%硝酸溶液，加热至70℃搅拌混合40min后过滤，得滤渣，按质量比1:100，将滤渣加入去离子水中，搅拌均匀得母盐溶液；按重量份数剂，分别选取5份醋酸钙、15份葡萄糖、9份酵母膏、12份琼脂和900份去离子水，搅拌混合后得液体培养基；按质量比1:50，将第一次绒面处理后的单晶硅片放入液体培养基中，并接种8株菌号为glrt202ca的菌株，在33℃温度下避光培养4天，培养后向液体培养基中滴加液体培养基质量4%母盐溶液，滴加结束后搅拌混合2.5h，用质量分数15%碳酸氢钠溶液调节ph为8.7，调节后静止放置3天，放置后取出单晶硅片，用去离子水冲洗表面3次后放入烘箱中干燥，干燥后在730℃温度下煅烧40min，煅烧后取出，即可得绒面处理后的单晶硅片。
实例3
选取20片硅片为156mm×156mm的p型准单晶硅片，分别用丙酮和去离子水表面超声清洗后取出，擦干单晶硅片表面后在50℃温度下干燥，得清洗后的单晶硅片；按重量份数计，分别选取10份十二烷基硫酸钠、4份氢氧化钙、20份氢氧化钾、10份氢氧化钠和120份水，搅拌混合后得绒面处理剂1；按重量份数计，分别选取40份质量分数8%醋酸溶液、7份三氧化铬、10份氢氟酸、5份质量分数5%甲酸溶液、5份质量分数10%酒石酸溶液、6份双氧水和15份甘油，搅拌混合15min后得绒面处理剂2；按质量比1:30将清洗后单晶硅片加入绒面处理剂1中，浸泡100s后取出，用去离子水清洗4次后放入绒面处理剂2中，浸泡60s后取出，用去离子水洗涤4次后放入烘箱中，在60℃温度下干燥4h，得第一次绒面处理后的单晶硅片；按重量份数计，分别选取6份硝酸钇、8份氧化镱、9份硝酸铝，120份质量分数60%硝酸溶液，加热至80℃搅拌混合60min后过滤，得滤渣，按质量比1:100，将滤渣加入去离子水中，搅拌均匀得母盐溶液；按重量份数剂，分别选取6份醋酸钙、20份葡萄糖、10份酵母膏、15份琼脂和1000份去离子水，搅拌混合后得液体培养基；按质量比1:50，将第一次绒面处理后的单晶硅片放入液体培养基中，并接种10株菌号为glrt202ca的菌株，在35℃温度下避光培养5天，培养后向液体培养基中滴加液体培养基质量5%母盐溶液，滴加结束后搅拌混合3h，用质量分数15%碳酸氢钠溶液调节ph为9.0，调节后静止放置4天，放置后取出单晶硅片，用去离子水冲洗表面4次后放入烘箱中干燥，干燥后在750℃温度下煅烧50min，煅烧后取出，即可得绒面处理后的单晶硅片。
对照例：对光学掩膜后的单晶硅片进行化学酸刻蚀，工艺条件为：刻蚀液配方hf:hno3:h2o:ch3cooh=1:6:3:1，室温下刻蚀60～100s，即可得到绒面处理后的单晶硅片。
实例1～3和对照例各项指标如表1所示。
表1：
由表1可知，本发明提供的制绒方法，能有效减少晶界间台阶高度，改善单晶硅片外观，所得绒面结构细小而均匀，降低反射率，提高光电转换效率。