专利名称：一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳电池，特指一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法。
背景技术：
提高太阳电池光转换效率的一个重要途径是降低太阳电池正面对太阳光的反射率；目前在太阳电池的正面形成粗糙的绒面结构是降低反射率的有效手段，常用的减反射措施主要有(1)采用传统方法刻蚀硅衬底，刻蚀方法包括酸、碱湿法刻蚀、反应离子刻蚀、光子/电子束刻蚀和机械刻槽等；(2)在硅衬底表面或电池的受光面制备TiOx(x ( 2)、 SiNx等反射膜；(3)在硅衬底表面制备多孔层陷光；(4)在硅衬底表面制备特殊纳米陷光结构，尤其是周期性亚波长光栅结构；大量研究表明在硅片表面制备某种特定形状的周期性、 规则性纳米阵列结构，如图1所示，不但可以增加太阳光在硅片内部的有效运动长度，造成入射光之间的耦合，还可以减小入射光从空气向硅片传播路径中的折射率，从而有效提高了太阳电池的转换效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法，以增大硅基太阳电池对光的吸收总量，提高其光转换效率。本发明解决其关键问题所采用的技术方案是根据金属诱导催化酸湿法刻蚀技术， 据此，其核心技术如下
1、硅片清洗；
2、掩饰网络形成；
3、金属薄膜的溅射制备；
4、纳米阵列结构形成；
5、表面杂质去除。上述制备方案中，步骤1中对硅片清洗的目的是为了去除硅片表面杂质、油渍和氧化层，此外使得硅片具有良好的吸水性能，判断标准如下在清洗后的硅片的表面滴加去离子水，去离子水在室温下自然晾干至少需要48小时。上述制备方案中，步骤2采用纳米石墨粉做溶质加入到去离子水中，配成纳米石墨溶液，并用滴管均勻滴到清洗后的硅片表面，待纳米石墨溶液形成胶浊状态时，用勻胶机甩勻并烘干。上述制备方案中，步骤3采用磁控溅射技术制备金属银或铝薄膜，本底真空为 1. 6X10_4Pa，导入气体流量为80 sccm，采用氩气为保护气体。上述制备方案中，步骤4中将沉积好的样品浸入到作为腐蚀液的双氧水、氢氟酸和去离子水的混合溶液中处理60 min，其中，每升混合溶液中含有双氧水0.46 mol ；每升混合溶液中含有氢氟酸1 mol。本发明的有益效果提供了一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法，该方法具有均勻性良好、制备成本低、操作简便、易于大面积生产等优点。
图1是阵列结构太阳电池剖面结构示意图； 图2是本发明的纳米石墨粉末分布图3是本发明纳米太阳电池陷光结构的表面形貌图。
具体实施例方式1.硅片清洗
去离子水中振荡清洗硅片10分钟； 丙酮中超声振荡清洗硅片10分钟； 无水酒精超声振荡清洗硅片15分钟；
将硅片加入到体积比为4:1的浓硫酸和双氧水的混合溶液中，煮沸30分钟； 将硅片加入到体积比为1:2:5的氨水、双氧水和去离子水的混合溶液中，恒温85°C保存60分钟，氨水的质量百分浓度为25 27%。用去离子水反复冲洗，高纯氮气吹干。2.掩饰网络形成
配质量百分比浓度为0.01%-0. 15%的纳米石墨溶液，用滴管均勻滴到硅片表面上，待表面纳米石墨溶液形成胶浊状态时，用勻胶机甩勻，最后在80°C恒温下用烘干机烘干，如图 2所示。3.金属薄膜的溅射制备
利用磁控溅射技术，在处理好的硅片表面溅射银薄膜或铝薄膜，作为腐蚀过程的催化剂；沉积条件本底真空1. 6X 10_41 ，射频功率为50 W，室温下以流量80 sccm的氩气为保护气体，严格控制溅射时间以控制金属薄膜厚度为5 10 nm。4.纳米阵列结构形成
将沉积好的样品浸入到作为腐蚀液的双氧水、氢氟酸和去离子水的混合溶液中处理60 min;其中，每升混合溶液中含有双氧水的0.46 mol ；每升混合溶液中含有氢氟酸1 mol ；由于硅片具有良好的吸水性能，才能引导腐蚀液纵向腐蚀硅片形成纳米阵列结构。5.表面杂质去除
利用功率为100W的超声波清洗器，在醋酸和去离子水的混合溶液中超声振荡20分钟， 每升醋酸和去离子水的混合溶液中含有20g醋酸，并反复用去离子水冲洗，烘干；混合溶液中的醋酸根离子与金属离子发生轻微的反应，有利于去除硅片的残留金属颗粒，通过振荡将纳米石墨颗粒和残留金属颗粒去除。实施措施如图3所示，该纳米太阳电池陷光结构可有效形成纳米阵列，采用反射率测试仪对硅片表面进行反射率测试，测试结果表明对可见入射光的反射率可降低到 3%，因此有望进一步提高硅基太阳电池对光的吸收总量。
权利要求
1.一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法，包括如下步骤(1)硅片清洗清洗后的硅片的表面滴加去离子水，去离子水在室温下自然晾干至少需要48小时；(2)掩饰网络形成采用纳米石墨粉做溶质加入到去离子水中，配成纳米石墨溶液，并用滴管均勻滴到硅片表面，待纳米石墨溶液形成胶浊状态时，用勻胶机甩勻后烘干；(3)金属薄膜的溅射制备采用磁控溅射技术在硅片上沉积金属铝或银薄膜；(4)纳米阵列结构形成将沉积好金属薄膜的硅片浸入到作为腐蚀液的双氧水、氢氟酸和去离子水的混合溶液中处理60 min ；其中，每升混合溶液中含有双氧水0. 46 mol ；每升混合溶液中含有氢氟酸1 mol ；(5)表面杂质去除。
2.如权利要求1所述的一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法，其特征在于步骤1 中硅片清洗的具体步骤如下去离子水中振荡清洗硅片10分钟；丙酮中超声振荡清洗硅片10分钟；无水酒精超声振荡清洗硅片15分钟；再将硅片加入到体积比为4:1的浓硫酸和双氧水的混合溶液中，煮沸30分钟；再将硅片加入到体积比为1 2 5的氨水、双氧水和去离子水的混合溶液中，恒温85°C保存60分钟，氨水的质量百分浓度为25 27% ；用去离子水反复冲洗，高纯氮气吹干。
3.如权利要求1所述的一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法，其特征在于步骤2 中，纳米石墨溶液的质量百分浓度为0.01%-0. 15%，用滴管均勻滴到硅片表面上，待表面溶液形成胶浊状态时，用勻胶机甩勻，最后在80°C恒温下用烘干机烘干。
4.如权利要求1所述的一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法，其特征在于步骤3 中，利用磁控溅射技术，在处理好的硅片表面溅射银薄膜或铝薄膜，作为腐蚀过程的催化剂，沉积条件本底真空1. 6X 10_4 Pa，射频功率为50 W，室温下以流量SOsccm的氩气为保护气体，严格控制溅射时间以控制银薄膜或铝薄膜的厚度为5 10 nm。
5.如权利要求1所述的一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法，其特征在于步骤5 中，利用功率为100W的超声波清洗器，将形成纳米阵列结构的硅片在醋酸和去离子水的混合溶液中超声振荡20分钟，每升醋酸和去离子水的混合溶液中含有20g醋酸，并反复用去离子水冲洗，烘干。
全文摘要
本发明涉及太阳电池，特指一种纳米太阳电池陷光结构的制备方法。通过硅片清洗、掩饰网络形成、金属薄膜的溅射制备、纳米阵列结构形成和表面杂质去除等5个步骤制备了可降低入射光反射率的纳米阵列。本发明具有均匀性良好、制备成本低、操作简便、易于大面积生产等优点。
文档编号H01L31/18GK102544200SQ20111042948
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者丁建宁, 凌智勇, 张伟, 张福庆, 杨继昌, 祝俊, 程广贵, 郭立强 申请人:江苏大学