一种太阳能电池光伏制绒方法
【专利摘要】本发明公开一种太阳能电池光伏制绒方法，属于太阳能电池技术领域，包括以下步骤，1)制备单层纳米球薄膜：在硅基体表面制备单层纳米球膜，膜厚度为纳米球直径；2)刻蚀：对硅基体表面的单层纳米球薄膜采用等离子刻蚀或湿法刻蚀。本发明采用纳米球层膜作为掩膜，经等离子刻蚀或湿法刻蚀方法获得规则排列，纳米级尺寸的小绒面结构，可将太阳能电池片制绒表面反射率降低到2％以下。
【专利说明】
一种太阳能电池光伏制绒方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种制绒方法，具体涉及一种太阳能电池光伏制绒方法，属于太阳能电池技术领域。【背景技术】
[0002]太阳能电池是将光能转化成电能的装置，太阳能电池在使用过程中为零排放，对环境无污染，是现代低碳社会最具代表性的能源。
[0003]为了增加晶娃太阳电池表面太阳光的吸收，一般将电池片浸泡在以氢氟酸和硝酸为主体的酸性腐蚀液，或以NaOH或K0H为主体的碱性腐蚀液中，在电池片表面形成粗糙化的减反射绒面。多晶一般用酸腐蚀，单晶一般采用碱液腐蚀。其中，酸腐蚀后在表面形成不规则的凹坑状绒面，反射率高达26?30%;碱腐蚀在单晶硅表面形成大小不一的金字塔结构的绒面，反射率为11?15%。
[0004]为了进一步降低太阳能电池表面的光损失，现有技术中也有公开采用光刻胶作掩膜，可在硅片表面形成蛾眼结构的绒面，其表面反射率可达4%，表面少子复合也很少，但该方法工艺复杂、成本高，且难以批量生产。现有技术中也有公开在酸碱制绒的基础上再利用等离子撞击，表面反射率达到5%。但没有掩膜，采用离子刻蚀方法获得的绒面表面缺陷很大，使得电池的表面少子复合严重，电池性能提升有限。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种太阳能电池光伏制绒方法，可在硅基体表面制备纳米级绒面，其形状及排列方式可控，有效降低硅片表面反射率。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的一种太阳能电池光伏制绒方法，包括以下步骤，
[0007]1)制备单层纳米球薄膜:在硅基体表面制备单层纳米球膜，膜厚度为纳米球直径；
[0008]2)刻蚀:对硅基体表面的单层纳米球薄膜采用等离子刻蚀或湿法刻蚀。
[0009]作为改进，所述步骤1)中单层纳米球薄膜采用纳米球排列组成，相邻纳米球间有排列空隙，纳米球的直径为200-300nm〇
[0010]作为改进，所述纳米球采用PS纳米球或二氧化钛纳米球。
[0011]作为改进，所述步骤2)中等离子刻蚀具体包括:以工作气体在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，等离子体透过纳米分子球间的排列空隙轰击硅基体表面，使得硅原子溅射达到刻蚀。
[0012]作为改进，溅射后制备的绒面尺寸为50-200nm。
[0013]作为改进，采用的工作气体为六氟化硫和氧气的混合气体，或采用六氟化硫、三氟甲烧和氧气的混合气体。[0〇14]作为改进，步骤2)中湿法刻蚀具体包括:先在纳米球膜表面制备Si〇2、Ag或Au纳米结构，使用有机物除去纳米球，再经溶液湿法刻蚀，多晶使用酸刻蚀，单晶使用碱刻蚀。
[0015] 作为改进，所述酸刻蚀采用HF与HN〇3的混合水溶液，所述HF:HN〇3为1:1.5-6。
[0016]作为改进，所述碱刻蚀采用氢氧化钠与异丙醇的混合物，氢氧化钠质量分数为 1%-2%，异丙醇的体积分数为1-5%，反应温度为80°C，反应时间为15-25min。[〇〇17] 作为改进，反应时间为20min。
[0018]与现有技术相比，本发明采用纳米球层膜作为掩膜，经等离子刻蚀或湿法刻蚀方法获得规则排列，纳米级尺寸的小绒面结构，可将太阳能电池片制绒表面反射率降低到2% 以下。【附图说明】[〇〇19 ]图1为本发明中纳米球膜表面结构示意图；
[0020]图2为本发明中酸蚀后硅片表面陷光结构示意图；[0021 ]图3为本发明中碱蚀后硅片表面陷光结构示意图。【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限制本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0023]—种太阳能电池光伏制绒方法，包括以下步骤，[〇〇24]1)制备单层纳米球膜:
[0025]采用LB膜法、旋转涂膜法或提拉法在硅基体表面制备单层纳米球薄膜，膜厚度为分子直径，本发明采用PS纳米球(聚苯乙稀)、二氧化钛纳米球，直径为200-300nm;单层纳米球在硅基体表面紧密排列形成掩膜，纳米球之间的排列空隙可作为湿法刻蚀或等离子刻蚀的位置，纳米球膜表面结构如图1所示。
[0026]2)当采用等离子刻蚀时，该方法的具体过程为:
[0027]工作气体在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，等离子体透过分子球之间的空隙轰击硅基体表面，使得硅原子溅射达到刻蚀效果。由于纳米球为周期紧密排列， 因此通过等离子轰击空隙位置的硅基体，达到绒面规则排列的效果，最终制备的绒面尺寸为50-200nm之间；采用的工作气体为六氟化硫和氧气的混合气体，也可以采用六氟化硫、三氟甲烷和氧气的混合气体。
[0028]或采用湿法刻蚀，湿法刻蚀首先在纳米球膜表面采用溅射、蒸镀或喷涂方式制备 Si02或者Ag、Au纳米结构，使用有机物，如丙醇除去纳米球;再经溶液湿法刻蚀，多晶使用酸刻蚀，单晶使用碱刻蚀。[〇〇29] 其中，酸刻蚀溶液采用HF和HN03的混合水溶液，HF和HN03的比例范围为1:1.5-6,酸蚀后硅片表面陷光结构如图2所示；
[0030]碱刻蚀选用氢氧化钠与异丙醇的混合物，氢氧化钠的质量分数为1%_2%，异丙醇的体积分数为1-5 %，反应温度为80°C，反应时间为15-25min;优选的反应时间为20min，有效满足湿法刻蚀要求，碱蚀后硅片表面陷光结构如图3所示。
[0031]本发明的纳米球掩膜，经等离子刻蚀或湿法刻蚀方法获得规则排列，纳米级尺寸的小绒面结构，可将太阳能电池片制绒表面反射率降低到2%以下。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，包括以下步骤，1)制备单层纳米球薄膜:在硅基体表面制备单层纳米球膜，膜厚度为纳米球直径；2)刻蚀:对硅基体表面的单层纳米球薄膜采用等离子刻蚀或湿法刻蚀。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，所述步骤1)中单 层纳米球薄膜采用纳米球排列组成，相邻纳米球间有排列空隙，纳米球的直径为200-300nm〇3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，所述纳米球采用 PS纳米球或二氧化钛纳米球。4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，所述步骤2)中等 离子刻蚀具体包括:以工作气体在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，等离子 体透过纳米分子球间的排列空隙轰击硅基体表面，使得硅原子溅射达到刻蚀。5.根据权利要求4所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，溅射后制备的绒 面尺寸为50-200nm〇6.根据权利要求5所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，采用的工作气体 为六氟化硫和氧气的混合气体，或采用六氟化硫、三氟甲烷和氧气的混合气体。7.根据权利要求3所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，步骤2)中湿法刻 蚀具体包括:先在纳米球膜表面制备Si〇2、Ag或Au纳米结构，使用有机物除去纳米球，再经 溶液湿法刻蚀，多晶使用酸刻蚀，单晶使用碱刻蚀。8.根据权利要求7所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，所述酸刻蚀采用 HF与HN03的混合水溶液，所述HF: HN03为1:1.5-6。9.根据权利要求7所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，所述碱刻蚀采用 氢氧化钠与异丙醇的混合物，氢氧化钠质量分数为1 % -2 %，异丙醇的体积分数为1 _5 %，反 应温度为80°C，反应时间为15-25min。10.根据权利要求9所述的一种太阳能电池光伏制绒方法，其特征在于，反应时间为 20min〇
【文档编号】C30B33/10GK105957906SQ201610499539
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】涂亮亮, 刘亚坤, 林建男, 魏明德
【申请人】徐州同鑫光电科技股份有限公司