专利名称：：一种在单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法
技术领域：
：本发明工艺涉及一种在单晶硅太阳电池表面上蚀刻绒面的方法，它可广泛应用于单晶硅太阳电池的表面蚀刻处理，属于化学蚀刻
技术领域：
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背景技术：
：由于传统的煤、石油等化石能源储量有限，且在使用过程中严重污染环境，全球每年排放的CO2量超过500多亿吨，严重制约了世界经济的可持续发展。太阳能具有储量的"无限性"，取之不尽，用之不竭。太阳能电池作为太阳能利用的一种主要形式，目前已经成为可再生能源研究的一个热点。其中单晶硅太阳能电池的生产技术最为成熟，且转化效率最高，但由于其成本较高，价格还难以与煤电、油电等相竞争，因此，如何降低太阳能电池的生产成本，提高其能量转换效率，成为太阳能研究者的共同目标。为了增加光在太阳能电池表面的吸收，绒面制作成为一个关键的步骤。利用碱性溶液在硅片表面的各向异性腐蚀原理，即在晶体硅的〈100〉面的腐蚀速率要远大于<110〉面和<111〉面的腐蚀速率，可以在硅片表面得到一种绒面结构。目前，在单晶硅太阳能电池的工业生产中，常用的制绒液主要是NaOH(KOH)与IPA(乙醇，异丙醇等)的混合溶液，也有用NaC03作制绒液，用NaHC03代替IPA作为缓冲液，除此之外，还有使用K2C03,CH3COONa等作为制绒液的研究。但采用这些制绒液还存在很多问题(1)制绒后在硅片表面得到的金字塔颗粒太大，在10ijm左右；(2)IPA价格昂贵，极易挥发，且生产成本高；(3)制绒后硅片表面的反射率仍然较高；(4)碳酸类溶液虽然价格相对便宜，但极易结晶。因此，寻找一种效果更好，且价格更便宜的制绒液，成为目前许多太阳能电池研究者的一个重要课题。
发明内容本发明的目的就是提供一种在单晶硅太阳电池表面蚀刻绒面的方法，使用制绒液可以在单晶硅片表面得到均匀分步的绒面结构，且金字塔颗粒大小适中，在1-4ijm之间，最重要的是在硅片表面得到了较低的反射率，增加了光的吸收。这种制绒液的制备方法简便，且工艺稳定，易于控制。本发明提供单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法，采用次氯酸钠溶液在单晶硅太阳能电池表面进行腐蚀表面与制绒，工艺步骤为①将硅片放入到腐蚀液中，去除表面损伤层，腐蚀液次氯酸钠含量为8-15wt。/。，温度控制在85土1°C，反应时间为20-30分钟；②将腐蚀好的硅片进行制绒，该制绒液由次氯酸钠，乙醇和去离子水组成，其中次氯酸钠含量为5wt%，乙醇含量为10vl%，温度控制在80土rC，反应时间5-15分钟。③最后将制绒后的硅片用去离子水清洗，干燥，得到单晶硅太阳电池表面均匀的绒面结构，金字塔颗粒大小适中，在1-4pm之间。本发明的腐蚀液次氯酸钠的最佳含量为15wt%。本发明腐蚀好硅片进行制绒的最佳反应时间为15分钟。本发明采用独特的化学试剂对制绒液的各组分进行了合理的配置。次氯酸钠中所含的活性氯具有很强的氧化性，在提高反应速率，縮短工时的同时，又可以除去残留在硅片表面的有机污染物与金属杂质离子。运用本发明的腐蚀液和制绒液蚀刻得到的硅片表面绒面金字塔大小适中(均在4pm以下)，分布均匀，且覆盖率较好，增加了太阳光的吸收面积，降低了太阳电池表面的反射率。通过分光光度计进行的反射率测量表明，使用本发明的腐蚀液和制绒液后的硅片表面的反射率在可见光及红外的大部分波段都比用常规方法得到的硅片表面低，故用该方法可以制得较高质量的单晶硅太阳能电池绒面。本发明技术方案的突出特点主要表现在①本发明运用了一种新颖的化学试剂次氯酸钠作为制绒液，乙醇作为缓冲液，保证了绒面金字塔颗粒的大小都能在一个理想的范围内(1-4pm)，且排列紧密，覆盖率高。②使用该制绒液可以在太阳能电池表面生成均匀分布的金字塔结构，增加了对太阳光的吸收面积，从而减少太阳光的反射损失。③用该制绒液在硅片表面制得的绒面反射率比用常规方法在硅片表面制得的绒面反射率低。④次氯酸钠作为工业漂白剂的主要成分，其生产工艺已相当成熟，价格也非常便宜。图1:用本发明的硅片表面的绒面结构扫描电镜照片(ioooox)。图2:用常规方法NaOH+乙醇的混合液的硅片表面的绒面结构扫描电镜照片(2500X)。图3:用本发明硅片表面的绒面结构反射率与用常规方法所得的硅表面绒面结构反射率比较。具体实施例方式下面结合附图对本发明技术方案作进一步的说明实施例1用常规方法将电阻率为1Qcm的P型<100>晶面直拉单晶硅片清洗干净，然后将硅片放入温度为85土rC的浓度为10wt。/o的次氯酸钠(NaCIO)溶液中腐蚀25分钟，以去除硅表面损伤层。然后将腐蚀后的硅片放入80土rC的制绒液(次氯酸钠5wt°/o,乙醇10vl0/。)中，反应5-10分钟，硅片取出后用去离子水清洗，并干燥。实施例2按照实施例1的方法将硅片放入到腐蚀液中，去除表面损伤层，所述腐蚀液的配比为次氯酸钠15wtQ/。，温度控制在85土rC，反应时间为30分钟。将腐蚀好的硅片进行制绒，即放入到由次氯酸钠5wtQ/。，乙醇10vl。/。，去离子水组成的制绒液中。反应时间15分钟，温度控制在80土rC。最后将硅片用去离子水清洗，干燥。如图1所示，在扫描电镜下可以看到，硅片表面形成了致密的金字塔结构，金字塔颗粒大小约为1~4|jm，且分布均匀，覆盖率高。实施例3(比较例)此方案使用常规腐蚀液，其组分为氢氧化钠，乙醇和去离子水，各自所占百分比为NaOH2wt%，CH3COOH10vl%。用常规方法将电阻率为1Qcm的P型<100>晶面直拉单晶硅片清洗干净，再放入温度为85土rC、浓度为15wt。/。的氢氧化钠(NaOH)溶液中腐蚀10分钟以去除表面损伤层。然后将腐蚀后的硅片放入配制好的腐蚀液中，在80土rC温度下制绒15分钟，制绒后的硅片取出后经去离子水清洗，并干燥。如图2所示，在扫描电镜下可以看到，硅片表面形成的金字塔结构，形状比较大。本发明制绒试剂的主要技术性能指标见表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>权利要求1、一种在单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法，其特征是采用次氯酸钠溶液在单晶硅太阳能电池表面进行腐蚀与制绒，工艺步骤为①将硅片放入到腐蚀液中，去除表面损伤层，腐蚀液次氯酸钠的含量为8-15wt％，温度控制在85±1℃，反应时间为20-30分钟；②将腐蚀好的硅片进行制绒，该制绒液由次氯酸钠，乙醇和去离子水组成，其中次氯酸钠含量为5wt％，乙醇含量为10vl％，温度控制在80±1℃，反应时间5-15分钟；③最后将制绒后的硅片用去离子水清洗，干燥，得到单晶硅太阳电池表面均匀的绒面结构，金字塔颗粒大小适中，在1-4μm之间。2、根据权利要求1所述的在单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法，其特征是腐蚀液次氯酸钠的含量为15wt%。3、根据权利要求1所述的在单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法，其特征是将腐蚀后的硅片进行制绒的反应时间15分钟。全文摘要本发明涉及一种在单晶硅太阳能电池表面上蚀刻绒面的方法，采用次氯酸钠溶液在单晶硅太阳能电池表面进行腐蚀和蚀刻绒面，其中腐蚀液次氯酸钠的含量为8-15wt％，制绒液中的次氯酸钠和乙醇含量为次氯酸钠5wt％，乙醇vl10％。所得的硅片表面的绒面为颗粒大小适中，均匀分布的金字塔结构，增加了太阳光的吸收面积，降低了太阳电池表面的反射率。本发明工艺简单，不需添加其它辅助设备，可广泛用于单晶硅太阳能电池的表面处理。文档编号H01L31/18GK101540351SQ20091009759公开日2009年9月23日申请日期2009年4月14日优先权日2009年4月14日发明者唐九耀,孙林锋申请人:浙江大学