用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液、制绒方法、太阳能电池片及其制作方法

用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液、制绒方法、太阳能电池片及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液、制绒方法、太阳能电池片及其制作方法。酸性制绒液包括：铜离子源，用于提供浓度为0.1～25mmol/L的铜离子；氟离子源，用于提供浓度为0.5～10mol/L的氟离子；浓度为0.1～1.0mol/L氧化剂，能够将铜氧化为铜离子。采用上述酸性制绒液可以较好地对硅片表面制绒，进而在较低温度和较短时间内在硅片表面上形成独立、完整且紧密排布的微米尺寸倒金字塔结构。该结构将入射光在制绒表面上的反射率降至5％～15％，提高了太阳能电池效率。本发明的倒金字塔结构不局限于HIT及常规扩散电池的制备中，还可以应用在其它使用硅衬底的太阳能电池及光电子器件中。
【专利说明】用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液、制绒方法、太阳能 电池片及其制作方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池【技术领域】，具体而言，尤其是涉及一种用于太阳能电池硅 片刻蚀的酸性制绒液、制绒方法、太阳能电池片及其制作方法。

【背景技术】
[0002] 随着人类社会的发展和进步，对能源需求不断增加，并且随着不可再生能源的衰 竭，人们对可再生能源特别是太阳能的依赖性越来越强。其中，太阳能电池已经逐渐走入大 众的日常生活中。在光伏产业中，如何实现太阳能电池转换效率的提高和成本的降低一直 是研究的重点问题，而提高太阳能电池转换效率的一个重要手段就是降低太阳光在硅片表 面的反射。为了减少反射损失，通常对硅片表面进行制绒或在电池表面沉积减反射膜，其 中，采用硅片表面制绒的方法备受青睐。
[0003] 目前，太阳能电池单晶硅片制绒是一种比较成熟的方法，传统的单晶硅或准单晶 的制绒工艺一般是采用碱液（如氢氧化钠）及制绒添加剂作为制绒液制作绒面。碱性制绒 的原理是利用碱溶液对单晶硅或准单晶的各向异性腐蚀，碱溶液对硅片表面具有不同的腐 蚀速率，如对（111)晶面腐蚀较慢，而对（100)
[0004] 晶面腐蚀较快。当采用碱溶液对硅片表面进行腐蚀时，由于各项异性腐蚀特性，会 在娃表面形成随机结构。随机金字塔结构能够对太阳光进行两次反射，一般反射率在10% 左右。
[0005] 为了使太阳光在硅片表面进行多次反射，进而提高太阳能电池对光的吸收，提高 电池效率，同样可以采用碱制绒的工艺制备倒金字塔结构。倒金字塔结构能够对太阳光进 行三次反射，反射率可以降低至5%左右。然而该碱液制绒工艺与制备随机金字塔结构的不 同之处在于需要制备掩膜层，即需要高温氧化、制备刻蚀掩膜、高温刻蚀等多步复杂的工艺 步骤，从而限制了其大范围的应用。
[0006] 鉴于以上存在的问题，为了减少入射光在硅片表面的反射率，提高太阳能电池对 光的吸收以及太阳能电池的转换效率，迫切需要出现一种新的制绒工艺。


【发明内容】

[0007] 本发明的目的旨在提供一种用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液、制绒方法、 太阳能电池片及其制作方法，该酸性制绒方法能够采用廉价的金属铜离子在较低温度和较 短的时间内完成制绒，并且获得了微米尺寸结构的倒金字塔结构。
[0008] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液， 包括：铜离子源，用于提供浓度为〇. 1?25mmol/L的铜离子；氟离子源，用于提供浓度为 0· 5?10mol/L的氟离子；和浓度为0· 1?1. Omol/L氧化剂，能够将铜氧化为铜离子。
[0009] 进一步地，铜离子源选自氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种。
[0010] 进一步地，氧化剂选自高锰酸钾、溴化钾、过硫酸盐和双氧水中的一种或多种。
[0011] 进一步地，铜离子的浓度为4?15mmol/L，氟离子的浓度为3?7mol/L，氧化剂的 浓度为〇· 3?0· 7mol/L。
[0012] 进一步地，铜离子源为硝酸铜，氟离子源为氢氟酸，氧化剂为双氧水。
[0013] 进一步地，铜离子的浓度为7mmol/L，氟离子的浓度为5mol/L，双氧水的浓度为 0·5mol/L〇
[0014] 根据本发明的另一方面，提高了一种用于太阳能电池硅片的酸性制绒方法，包括 以下步骤：配制上述任一种的酸性制绒液；以及将硅片放置于酸性制绒液中，升温酸性制 绒液至预定温度，并刻蚀预定时间，得到表面制绒后的硅片；预定温度为40°C?80°C，预定 时间为5?30分钟。
[0015] 进一步地，预定温度为50°C?70°C，预定时间为8?20分钟。
[0016] 进一步地，预定温度为50°C，所述预定时间为8分钟。
[0017] 进一步地，在将硅片制绒前还包括对硅片进行预清洗和水洗的步骤，具体包括：先 将硅片依次置于丙酮和乙醇中超声清洗，之后置于硫酸溶液和双氧水溶液的混合液中加热 煮沸，再置于水中超声清洗；硫酸溶液的质量百分比浓度为70%，双氧水溶液的质量百分 比浓度为35% ;硫酸溶液与双氧水溶液的体积比为3:1。
[0018] 进一步地，还包括：将制绒后的硅片放入硝酸或王水中超声清洗以去除制绒表面 上的金属覆盖物；以及对去除金属覆盖物后的硅片用水超声清洗，然后用高纯氮气吹干。
[0019] 根据本发明的又一方面，提高了一种太阳能电池片的制作方法，包括对硅片制绒 的步骤，该制绒步骤采用上述任一种酸性制绒方法制备而成。
[0020] 根据本发明的再一方面，提供了一种太阳能电池片，采用上述任一种太阳能电池 片的制作方法制作而成。
[0021] 本发明还提供了一种硅片，具有制绒表面，该制绒表面为采用上述任一种酸性制 绒方法制绒而成，制绒表面具有由多个倒金字塔构成的微结构。
[0022] 进一步地，制绒表面上倒金字塔结构的底部呈圆滑状。
[0023] 进一步地，制绒表面上倒金字塔的塔顶为四边形，四边形的边长为1?10 μ m，倒 金字塔的深度为1?10 μ m。
[0024] 进一步地，制绒表面上倒金字塔的塔顶为正方形。
[0025] 进一步地，制绒表面的平均反射率为5%?15%。
[0026] 进一步地，制绒表面上倒金字塔的分布密度为106?108个/cm 2。
[0027] 应用本发明的技术方案，通过控制酸性制绒液中铜离子盐、氢氟酸以及氧化剂的 浓度、刻蚀温度和时间，进而控制制绒表面上倒金字塔结构的形貌和深度。采用本发明的 酸性制绒方法在较低温度和较短时间内就能够在硅片表面上获得独立、完整且紧密排布的 微米尺寸的倒金字塔结构。由于硅片上制绒表面的存在，可使得入射光在制绒表面多次反 射和折射，从而改变了入射光在硅片中的前进方向，延长了光程，减少了入射光在硅片表面 的反射，使其反射率降至5%?15%。可见，本发明完全摈弃了现有技术中碱制绒时需制 备复杂掩膜层及光刻等工艺，只需将硅片浸入到酸性制绒液中就能够一步获得倒金字塔结 构。由于不需要掩膜刻蚀，可以根据需求在硅片的一面上或者双面上形成倒金字塔状凹坑 结构。本发明的酸性制绒方法，简化了操作工艺，方便且应用广泛，同时使用廉价铜而非昂 贵的金或银，降低了成本。
[0028] 此外，本发明获得的制绒表面的倒金字塔结构为凹坑状，由于金属纳米颗粒的刻 蚀，倒金字塔的底部呈圆滑状，这就省去了在异质结太阳能电池（HIT)中需要进行的圆滑 刻蚀工艺，可以直接沉积非晶硅层制备HIT太阳能电池。并且由于底部圆滑结构的存在，在 制备太阳能电池电极的时候，金属电极材料非常容易对该结构进行填充，有利于增加接触 面积，从而可以有效地降低接触电阻，进而增加电池的转换效率。此外，在硅片的双面制备 倒金字塔结构非常有利于制备HIT这样的对称结构电池。圆滑凹坑状倒金字塔结构不局限 于HIT以及常规扩散电池的制备中应用，在其他需要使用硅衬底的太阳能电池中以及光电 子器件中均可以应用。
[0029] 根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明 了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

【专利附图】

【附图说明】
[0030] 后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。 附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些 附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0031] 图1为本发明实施例1中经刻蚀后在制绒表面获得的倒金字塔结构的SEM图；
[0032] 图2为图1中单个倒金字塔结构放大后的SEM图；
[0033] 图3为本发明实施例1中经刻蚀后获得的制绒表面反射率的变化趋势示意图；以 及
[0034] 图4为本发明实施例1中经刻蚀后在制绒表面获得的倒金字塔结构与电极接触时 的SEM图。

【具体实施方式】
[0035] 为了解决现有技术的硅片制绒工艺复杂且反射率高的问题，本发明提出了一种用 于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液。在本发明的一个实施例中，该酸性制绒液包括铜 离子源、氟离子源以及能够将铜氧化为铜离子的氧化剂。其中铜离子源用于提供浓度为 0. 1?25mmol/L铜离子，氟离子源用于提供浓度为0. 5?10mol/L的氟离子，氧化剂的浓度 为0· 1?1. Omol/L氧化剂。
[0036] 通过将硅片浸泡到酸性制绒液中，并通过控制铜离子源、氟离子源及氧化剂的浓 度进而来调控刻蚀的形貌和深度，从而在较低温度和较短时间内在硅片表面上形成致密排 布的倒金字塔结构。究其原因，由于在酸性制绒液中，含Cu 2+的铜离子源主要起催化剂的作 用，Cu2+在溶液中由于电势较低，可以从硅表面获得电子，从而导致硅失去电子而被氧化成 二氧化硅，氟离子源与氧化后得到的二氧化硅反应，实现硅片刻蚀。由于刻蚀时温度较高， 使得Cu 2+得到电子的速度较快，因而容易在硅片表面上容易形成致密的铜膜，这样就会阻 碍氟离子对硅片的刻蚀。本发明通过在酸性制绒液中引入氧化剂，使得硅表面上所形成的 过量铜纳米颗粒被氧化形成Cu 2+，进而避免了在硅片表面形成致密铜膜阻碍刻蚀的进行。本 发明通过氧化剂的使用有效地控制了金属铜纳米颗粒的析出与溶解，进而有效地控制了刻 蚀效果，缩短了刻蚀时间。
[0037] 为了使得入射光在具有倒金字塔结构的制绒表面上的反射率降至5%?15%，本 发明将酸性制绒液中的铜离子的浓度控制为0. 1?25mmol/L，氟离子的浓度控制为0. 5? 10m〇l/L，同时将氧化剂的浓度控制为0. 1?1. Omol/L。其中，铜离子能够从硅表面得到电 子，使硅氧化成二氧化硅，同时自身被还原成铜纳米颗粒，进而实现对硅片的催化刻蚀。如 果铜离子浓度较高，则会出现铜纳米颗粒析出过快的问题，从而在硅片表面形成致密的薄 膜，阻碍了刻蚀的进行。相反，如果铜离子浓度较低，则会铜纳米颗粒析出较少，无法对硅表 面进行有效刻蚀。
[0038] 氟离子在酸性制绒液中的主要作用是对硅氧化所形成的二氧化硅进行刻蚀。若酸 性制绒液中的氟离子溶度较高，会导致刻蚀速度过快，在硅片表面会形成纳米孔结构，进而 得不到倒金字塔结构。如果酸性制绒液中的氟离子溶度较低，会造成硅片表面刻蚀速度过 慢，同样也无法获得倒金字塔结构。氧化剂的主要作用是将析出的过量铜纳米颗粒氧化为 铜离子，如果氧化剂的浓度过高，会出现硅表面铜纳米颗粒无法析出的问题，导致刻蚀效率 过低，无法获得倒金字塔结构。如果氧化剂的浓度过低，则会出现铜纳米颗粒无法被氧化， 导致致密铜薄膜的出现，阻碍刻蚀的进行。
[0039] 通常采用金属催化刻蚀制备出的硅片为纳米结构，这在制备太阳能发射极的时候 容易形成大量死层结构，导致其表面复合和俄歇复合增加，进而阻碍了太阳能电池转换效 率的提升。而本发明中虽然也是采用金属催化刻蚀方法，但由于创造性地将酸性制绒液中 刻蚀试剂的浓度选择并控制在上述范围内，从而获得了紧密排布且微米尺寸的倒金字塔结 构绒面，同时有效地抑制了纳米结构的出现。而致密排布的微米尺寸的倒金字塔结构能够 避免大量死层的出现，进而可以降低表面复合和俄歇复合，同时能够匹配现有的太阳能电 池制备工艺，降低了制绒表面入射光的反射率，大大提高了电池的转换效率。
[0040] 为了使得刻蚀速率与刻蚀深度更好地符合制绒需求，使得制绒表面上的倒金字塔 的体积大小更加均一，更好地降低硅片的反射率，进一步优选地，在酸性制绒液中，铜离子 的浓度为4?15mmol/L，氟离子的浓度为3?7mol/L，氧化剂的浓度为0· 3?0· 7mol/L。
[0041] 在本发明的一种典型实施方式中，铜离子源选自氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一 种或多种。氧化剂选自高锰酸钾、溴化钾、过硫酸盐和双氧水中的一种或多种。示例性地， 本领域技术人员不难理解，过硫酸盐可以包括但并不局限于过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸 钠。本发明优选上述铜离子源和氧化剂，但并不局限于此，只要铜离子源中能够电离出自由 移动的铜离子，氧化剂具有较强的氧化作用，能够将铜纳米颗粒氧化成铜离子即可。
[0042] 在本发明的一种典型实施例中，铜离子源为硝酸铜，氟离子源为氢氟酸，氧化剂为 双氧水。即酸性制绒液由硝酸铜、氢氟酸和双氧水组成。在本发明的一种较佳实施例中，硝 酸铜的浓度为7mmol/L，氢氟酸的浓度为5mol/L，双氧水的浓度为0. 5mol/L。采用该较佳实 施例的酸性制绒液对硅片制绒，能够获得排列更加完整且致密的倒金字塔结构，其绒面的 有效性更强，能够更大程度地降低入射光的反射率，提高太阳能电池的转换效率。
[0043] 根据本发明的另一方面，还提供了一种用于太阳能电池硅片的酸性制绒方法，包 括以下步骤：首先配制酸性制绒液，该酸性制绒液可为上述所提到的任一种酸性制绒液； 将待制绒硅片放置于酸性制绒液中，将酸性制绒液升温预定温度，并刻蚀预定时间，得到表 面制绒后的硅片。其中，预定温度为40°C?80°C，预定时间为5?30分钟。
[0044] 本发明中所指的用于太阳能电池的硅片包括单晶硅和准单晶，既可以适合于N型 单晶硅，也适合于P型单晶硅。将待制绒硅片置于酸性制绒液中后，在氟离子、强氧化剂及 Cu纳米颗粒的共同作用下，由于Cu纳米颗粒对Si (100)和（111)面的刻蚀速率不同，能够 在较低的温度和较短的时间内在硅表面上形成各向异性刻蚀，从而简单、快速地在硅表面 上获得独立、完整、致密且具有微米尺寸的倒金字塔结构。同时也有效地降低了制绒表面的 反射率，也大大降低了硅表面上的载流子表面复合和俄歇复合，进而提高太阳能电池的转 换效率。优选地，在刻蚀过程中，可通过加热、紫外光辐照、超声和鼓泡等方式增强刻蚀效 果。
[0045] 为了得到本发明的倒金字塔结构的制绒表面，在本发明的典型实施例中，将酸性 制绒液刻蚀的预定温度控制在40?80°C的范围内，同时将刻蚀时间控制在5?30分钟内。 如果刻蚀的预定温度高于80°C，会出现铜离子析出过快，容易对硅片整体刻蚀，导致无法获 得倒金字塔结构的制绒表面。如果刻蚀的预定温度低于40°C，会导致刻蚀速率过慢，容易 出现纳米结构，同样得不到紧密排布的微米尺寸的倒金字塔结构制绒表面。如果刻蚀时间 高于30分钟，会因过度刻蚀对已制备好的完整倒金字塔结构造成破坏，如果刻蚀时间低于 5分钟，会因刻蚀时间太短从而无法形成完整、独立的倒金字塔结构。
[0046] 进一步优选地，预定温度为50°C?70°C，预定时间为8?20分钟。最优选地，刻 蚀的预定温度为50°C，预定时间为8分钟。
[0047] 由于切割硅片的过程中不可避免地在硅片上残留部分有机杂质，因此，在将待制 绒硅片置于酸性制绒液中进行刻蚀之前，还包括对硅片进行预清洗和水洗的步骤。具体包 括：先将硅片依次置于丙酮和乙醇中超声清洗，之后置于硫酸溶液和双氧水溶液的混合液 中加热煮沸，一般加热煮沸后保持〇. 5?1小时，再置于水中超声清洗。其中，硫酸溶液的浓 度为70wt %，双氧水溶液的浓度为35wt %。硫酸溶液与双氧水溶液的体积比为3:1。采用 丙酮和乙醇超声清洗目的是出去残留在硅片上的有机杂质，采用硫酸溶液和双氧水溶液的 混合液进行清洗，其目的是去除硅片表面上的金属杂质。最后采用去离子水超声清洗目的 是去除预清洗残留在硅片表面上的药液。通过预清洗和水洗增加了硅片对入射光的吸收， 有利于提高电池的短路电流，对提升电池光电转换效率具有重要意义。
[0048] 考虑到匹配现有太阳能电池制备工艺的因素，本发明所提供的酸性制绒方法还包 括将制绒后的硅片放入硝酸或王水中超声清洗以去除制绒表面金属覆盖物的步骤。对去除 金属覆盖物后的硅片用去离子水超声清洗，之后采用高纯氮气吹干。
[0049] 根据本发明的另一方面，还提供了一种硅片，具有制绒表面，该制绒表面为采用上 述任一种酸性制绒方法制绒而成，该制绒表面具有由多个倒金字塔构成的微结构。
[0050] 其中，倒金字塔结构呈凹坑状。制绒表面上的倒金字塔结构的底部呈圆滑状。倒 金字塔的塔顶为四边形。四边形的边长为1?10 μ m。倒金字塔的深度为1?10 μ m。在 本发明的一个典型实施例中，倒金字塔的塔顶为正方形。本发明所获得的硅片其制绒表面 的平均反射率为5?15%。在本发明的一个优选实施例中，制绒表面上倒金字塔的分布密 度为10 6?108个/cm2。
[0051] 在本发明的一个优选实施例中，由于纳米铜颗粒的刻蚀，倒金字塔的底部为圆滑 结构，这就省去了在异质结太阳能电池（HIT)中需要进行的圆滑刻蚀工艺，可以直接沉积 非晶硅层来制备HIT太阳能电池。并且，在制备太阳能电池电极的时候，由于倒金字塔底部 圆滑结构的存在，金属电极材料非常容易对该结构进行填充，有利于增加金属电极和硅表 面的接触面积，从而可以有效地降低接触电阻，增加电池的转换效。该圆滑凹陷倒金字塔结 构不局限于在上述的HIT及常规扩散电池的制备中应用，还可以在离子注入太阳能电池、 混合太阳能电池以及其它需要使用硅衬底的太阳能电池结构中和光电子器件中应用。
[0052] 根据本发明的又一方面，还提供了一种太阳能电池片的制作方法，包括对单晶硅 片进行制绒，其中制绒步骤采用上述任一种酸性制绒方法制备而成。采用本发明所提供的 酸性制绒方法进行制绒，缩短了太阳能电池片的制作工艺流程，降低了成本，并且可以大规 模生产。
[0053] 根据本发明的再一方面，提供了一种太阳能电池片，该太阳能电池片为采用上述 太阳能电池片的制作方法制作而成。采用本发明的制绒方法得到的太阳能电池片相对于常 规的制绒方法得到太阳能电池片，具有接触电阻低，短路电流高以及太阳能电池转换效率 1?的优点。
[0054] 下面结合更具体的实施例进一步说明本发明的有益效果：
[0055] 实施例1
[0056] 1)表面清洗步骤
[0057] 取尺寸为156X156cm的P型硅片（电阻率为1?3Qcm)，先依次放入丙酮中超 声清洗5分钟，放入乙醇中超声清洗5分钟，之后置于硫溶液与双氧水溶液的混合液中（硫 酸溶液的浓度为70wt %，双氧水溶液的浓度为35wt %，硫酸溶液与双氧水溶液的体积比为 3:1)，对硅片加热煮沸并保持0. 5小时，最后用去离子水超声清洗干净。
[0058] 2)刻蚀步骤
[0059] 将步骤1)中预清洗和水洗干净的硅片浸入由硝酸铜、氢氟酸和双氧水组成的酸 性制绒液中（其中，硝酸铜的浓度为7mmol/L，氢氟酸的浓度为5mol/L，双氧水的浓度为 0. 5mol/L)，将酸性制绒液加热至60°C后刻蚀12分钟。
[0060] 3)后处理阶段
[0061] 将步骤2)中制绒后的硅片取出，用浓度为69wt%的硝酸超声清洗以去除表面覆 盖的金属，然后再用去离子水超声清洗，用高纯氮气吹干，即可获得具有倒金字塔结构的硅 衬底。
[0062] 实施例2-3
[0063] 其操作步骤与实施例1相同，不同之处在于酸性制绒液中硝酸铜、氢氟酸和双氧 水的浓度以及制绒时的温度和时间不同。
[0064] 在实施例2中，硝酸铜的浓度为4mmol/L，氢氟酸的浓度为7mol/L，双氧水的浓度 为0. 3mol/L。将酸性制绒液加热至50°C后刻蚀8分钟。
[0065] 在实施例3中，硝酸铜的浓度为15mmol/L，氢氟酸的浓度为3mol/L，双氧水的浓度 为0. 7mol/L。将酸性制绒液加热至70°C后刻蚀8分钟。
[0066] 实施例4-5
[0067] 其操作步骤与实施例1相同，不同之处在于酸性制绒液中硝酸铜、氢氟酸和双氧 水的浓度以及制绒时的温度和时间不同。
[0068] 在实施例4中，硝酸铜的浓度为0. lmmol/L，氢氟酸的浓度为10mol/L，双氧水的浓 度为0. lmol/L。将酸性制绒液加热至40°C后刻蚀30分钟。
[0069] 在实施例5中，硝酸铜的浓度为25mmol/L，氢氟酸的浓度为10mol/L，双氧水的浓 度为0. lmol/L。将酸性制绒液加热至80°C后刻蚀5分钟。
[0070] 对比例1-4
[0071] 其操作步骤与实施例1相同，不同之处在于酸性制绒液中硝酸铜、氢氟酸和双氧 水的浓度以及制绒时的温度和时间不同。
[0072] 在对比例1中，硝酸铜的浓度为0. 05mmol/L，氢氟酸的浓度为13mol/L，双氧水的 浓度为〇. 〇5mol/L。将酸性制绒液加热至50°C后刻蚀8分钟。
[0073] 在对比例2中，硝酸铜的浓度为30mmol/L，氢氟酸的浓度为0. 3mol/L，双氧水的浓 度为1. 4mol/L。将酸性制绒液加热至50°C后刻蚀8分钟。
[0074] 在对比例3中，硝酸铜的浓度为30mmol/L，氢氟酸的浓度为0. 3mol/L，双氧水的浓 度为1. 4mol/L。将酸性制绒液加热至30°C后刻蚀35分钟。
[0075] 在对比例4中，硝酸铜的浓度为0. 06mmol/L，氢氟酸的浓度为12mol/L，双氧水的 浓度为〇. 〇4mol/L。将酸性制绒液加热至90°C后刻蚀3分钟。
[0076] 将实施例1-5以及对比例1-4中制绒后的单晶硅片采用常规方法制备成太阳能电 池片，包括依次进行扩散制结、去磷硅玻璃、刻蚀去边、镀减反射膜、制备电极、特性测试。其 中扩散后的硅片方阻为80Q/ Sq，沉积的氮化硅减反射膜为80nm。
[0077] 实施例1中经制绒后得到的倒金字塔陷光结构的SEM如图1-2所示。可以看出， 采用本发明的酸性制绒方法得到的倒金字塔结构独立、整齐且排列致密，尺寸为1?5μπι。 从图2中看出，由于采用铜纳米颗粒的刻蚀，倒金字塔的底部为圆滑结构，有助于增加电极 与硅表面的接触面积，降低接触电阻。
[0078] 对实施例1中的制绒后的单晶硅片采用D8J积分反射仪检测，其表面反射率趋势 见图3。从图3中可以看出，采用本发明的酸性制绒方法在硅片表面上获得了倒金字塔结构 的制绒表面，增加了硅片表面对入射光的吸收，显著地降低了单晶硅的表面反射率，平均反 射率低至5%。
[0079] 图4为实施例1中制备的硅片表面的倒金字塔结构与电极接触时的SEM图，由于 倒金字塔底部为圆滑结构，有助于增加电极与硅表面的接触面积，降低接触电阻，从图4中 可以看出倒金字塔底部为圆滑结构，金属电极和倒金字塔的接触比较紧密，基本实现了完 全接触，这样有利于电流的传输。
[0080] 采用halm测试仪测定太阳能电池片的Uoc、Isc、FF、Eff，具体性能见表1。
[0081] 表 1
[0082]

【权利要求】
1. 一种用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液，包括： 铜离子源，用于提供浓度为0. 1?25mmol/L的铜离子； 氟离子源，用于提供浓度为〇. 5?10mol/L的氟离子；和 浓度为〇. 1?1. 〇mol/L氧化剂，能够将铜氧化为铜离子。
2. 根据权利要求1所述的酸性制绒液，其中，所述铜离子源选自氯化铜、硫酸铜和硝酸 铜中的一种或多种。
3. 根据权利要求1-2中任一项所述的酸性制绒液，其中，所述氧化剂选自高锰酸钾、溴 化钾、过硫酸盐和双氧水中的一种或多种。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的酸性制绒液，其中，所述铜离子的浓度为4? 15mmol/L，所述氟离子的浓度为3?7mol/L，所述氧化剂的浓度为0· 3?0· 7mol/L。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的酸性制绒液，其中，所述铜离子源为硝酸铜，所述 氟离子源为氢氟酸，所述氧化剂为双氧水。
6. 根据权利要求5所述的酸性制绒液，其中，所述铜离子的浓度为7mmol/L，所述氟离 子的浓度为5mol/L，所述双氧水的浓度为0. 5mol/L。
7. -种用于太阳能电池硅片的酸性制绒方法，包括以下步骤： 配制权利要求1-6中任一项所述的酸性制绒液；以及 将所述硅片放置于所述酸性制绒液中，升温所述酸性制绒液至预定温度，并刻蚀预定 时间，以对所述硅片进行制绒，从而得到表面制绒后的硅片； 所述预定温度为40°C?80°C，所述预定时间为5?30分钟。
8. 根据权利要求7所述的酸性制绒方法，其中，所述预定温度为50°C?70°C，所述预定 时间为8?20分钟。
9. 根据权利要求8所述的酸性制绒方法，其中，所述预定温度为50°C，所述预定时间为 8分钟。
10. 根据权利要求7-9中任一项所述的酸性制绒方法，在将所述硅片制绒前还包括对 所述硅片进行预清洗和水洗的步骤，包括： 先将所述硅片依次置于丙酮和乙醇中超声清洗，之后置于硫酸溶液和双氧水溶液的混 合液中加热煮沸，再置于水中超声清洗； 其中，所述硫酸溶液的质量百分比浓度为70%，所述双氧水溶液的质量百分比浓度为 35% ;所述硫酸溶液与所述双氧水溶液的体积比为3:1。
11. 根据权利要求7-10中任一项所述的酸性制绒方法，还包括： 将制绒后的所述硅片放入硝酸或王水中超声清洗以去除所述制绒表面上的金属覆盖 物；以及 对去除金属覆盖物后的所述硅片用水超声清洗，然后用高纯氮气吹干。
12. -种太阳能电池片的制作方法，包括对硅片制绒的步骤，所述制绒步骤采用权利要 求7-11中任一项所述的酸性制绒方法制备而成。
13. -种太阳能电池片，采用权利要求12中所述的太阳能电池片的制作方法制作而 成。
14. 一种硅片，具有制绒表面，所述制绒表面为采用权利要求7-11中任一项所述的酸 性制绒方法制绒而成，所述制绒表面具有由多个倒金字塔构成的微结构。
15. 根据权利要求14所述的硅片，其中，所述制绒表面上的所述倒金字塔结构的底部 呈圆滑状。
16. 根据权利要求14-15中任一项所述的硅片，其中，所述制绒表面上倒金字塔的塔顶 为四边形，所述四边形的边长为1?10 μ m,所述倒金字塔的深度为1?10 μ m。
17. 根据权利要求14-16中任一项所述的硅片，其中，所述制绒表面上倒金字塔的塔顶 为正方形。
18. 根据权利要求14-17中任一项所述的硅片，其中，所述制绒表面的平均反射率为 5%?15%。
19. 根据权利要求14-18中任一项所述的硅片，其中，所述制绒表面上倒金字塔的分布 密度为1〇6?1〇 8个/cm2。
20. 根据权利要求14-19中任一项所述的硅片，其中，所述制绒表面上倒金字塔的塔顶 为正方形，所述正方形的边长为1?10 μ m,所述倒金字塔的深度为1?10 μ m。
【文档编号】H01L31/0236GK104195645SQ201410384313
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】刘尧平, 王燕, 杨丽霞, 梅增霞, 陈伟, 梁会力, 库兹涅佐夫·安德烈, 杜小龙 申请人:中国科学院物理研究所