水溶液，接着将清洗后的多晶硅片置于该酸性混合水溶液中进行化学腐蚀2min，以去除损 伤层，得到去损伤后的多晶硅片； (2) 将去损伤后的多晶硅片置于反应离子刻蚀机中，反应气体为SF0P 02组成的混合 气体，SFjP 0 2的体积比设为0. 4 : 1，反应气压设为180 mTorr，反应功率设为100W，反应 时间设为15分钟，最终刻蚀形成具有纳米多孔结构的多晶硅； (3) 硅片表面腐蚀：配制四甲基氢氧化铵的质量浓度为2%w/v、制绒添加剂的质量浓度 为0. 25%w/v的混合水溶液，制绒添加剂为三峰MC-300。将步骤（2)所得的具有纳米多孔结 构的多晶黑硅浸入该混合溶液中进行表面腐蚀5min，得到具有纳米锥形结构的多晶硅，即 具有尚效纳米域面结构的多晶娃。
[0023] 如图1所示，经过反应离子刻蚀（RIE)处理后，在去损伤后的多晶硅片表面中出现 了无数纳米级孔洞，构成了微纳复合纳米结构的绒面；再经过碱液处理后，纳米孔洞逐渐消 失，转变成为纳米锥形结构。
[0024] 由图2可知，原始硅片经酸液处理后反射率提高了，直接用于太阳能电池会增加 光学损失；原始硅片经过酸液+RIE制绒处理后，硅片表面形貌发生了变化，多晶硅片表面 反射率从原始硅片的27. 42%降低到了 8. 90% ;原始硅片经过本发明的酸液+RIE+碱液处理 后，多晶硅片表面纳米结构发生改变，表面反射率提升到了 12. 78%，但相对于原始硅片还是 有明显的降低。
[0025] 如图3所示，将制得的具有高效纳米绒面结构的多晶硅经过传统的扩散、二次清 洗、减反层沉积、电极印刷和烧结过程制成多晶硅太阳能电池，该多晶硅太阳能电池与经过 常规微米绒面制得的多晶硅太阳能电池、经过RIE处理后制得的多晶硅太阳能电池的电性 能参数对比如表1所示。由表1可知，RIE制绒的硅片虽然反射率明显降低，但是由于电池 器件表面复合影响非常严重，光电转换效率明显低于常规多晶硅绒面结构；经过碱液对纳 米绒面处理之后，太阳能电池的光电转换效率提高。由此可见，本发明通过优化RIE工艺和 碱液处理工艺，能够改善娃片表面纳米绒面结构，进一步提升多晶娃太阳能电池的光电转 换效率。
[0026] 表1不同处理的硅片所制备的多晶硅太阳能电池电性能参数对比表
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视 为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法，包括以下步骤： (1) 反应离子刻蚀制绒：将去损伤后的多晶硅片置于反应离子刻蚀机中，刻蚀形成具有 纳米多孔结构的多晶黑硅； (2) 硅片表面腐蚀：将步骤（1)所得的具有纳米多孔结构的多晶黑硅浸入四甲基氢氧 化铵和制绒添加剂的混合溶液中进行表面腐蚀，得到具有高效纳米绒面结构的多晶硅。2. 根据权利要求1所述的具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法，其特征在于， 所述步骤（2 )中，所述四甲基氢氧化铵和制绒添加剂的混合溶液中，所述四甲基氢氧化铵的 质量浓度为〇. lw/v%~5w/v%，所述制绒添加剂的质量浓度为0. lw/v%~0. 5w/v%。3. 根据权利要求1所述的具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法，其特征在于， 所述步骤（2)中，所述表面腐蚀的时间为3 min~lOmin。4. 根据权利要求1~3任一项所述的具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法， 其特征在于，所述步骤（1)中，反应气体为SFjP O 2的混合气体，所述SF 6和O 2的体积比为 0? 3 ~0? 6 : 1〇5. 根据权利要求1~3任一项所述的具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法，其 特征在于，所述步骤（1)中，反应气压为25 mTorr~200mTorr，反应功率为70 W~200W， 反应时间为IOmin~40min。6. 根据权利要求1~3任一项所述的具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法，其 特征在于，在进行步骤（1)之前，还包括多晶娃的清洗和去损伤步骤：先将多晶娃片置于清 洗溶液中进行超声清洗，然后将清洗后的多晶硅片置于酸性混合水溶液中进行化学腐蚀， 得到去损伤后的多晶娃片。7. 根据权利要求6所述的具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法，其特征在于， 所述清洗溶液包括以下体积分数的组分：20%~40%的乙醇、30%~50%的丙酮和10%~30% 的去离子水，所述超声清洗的时间为2min~7min。8. 根据权利要求6所述的具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法，其特征在于， 所述酸性混合水溶液中，包含质量浓度为5w/v%~9w/v%的HF、质量浓度为lOw/v%~30w/ v%的HNO 3和质量浓度为4w/v%~9w/v%的CH 3C00H，所述化学腐蚀的温度为5°C~10°C，时 间为I min~3 min〇9. 一种如权利要求1~8任一项所述的具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法所 制得的高效纳米绒面结构的多晶硅在多晶硅太阳能电池中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法及其应用。制备方法包括以下步骤：（1）反应离子刻蚀制绒：将去损伤后的多晶硅片置于反应离子刻蚀机中，刻蚀形成具有纳米多孔结构的多晶黑硅；（2）硅片表面腐蚀：将步骤（1）所得的具有纳米多孔结构的多晶黑硅浸入四甲基氢氧化铵和制绒添加剂的混合溶液中进行表面腐蚀，得到具有高效纳米绒面结构的多晶硅。本发明消除了纳米复合中心，增加了多晶硅表面绒面的比表面积，降低了多晶硅制绒之后的反射率，提高了多晶硅太阳能电池的光电性能。且方法工艺简单，重现性好，可控程度高，符合环境要求，适合工业生产。
【IPC分类】C30B29/06, C30B33/10
【公开号】CN105133038
【申请号】CN201510538654
【发明人】彭卓寅, 刘良玉, 杨晓生
【申请人】中国电子科技集团公司第四十八研究所
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月28日