光伏器件表面纳米化干法制绒制备方法与流程

本发明涉及光伏器件制绒工艺技术领域，具体涉及光伏器件表面纳米化干法制绒制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价很高；在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。

在各种能源形式中，电能无疑是用处最为广泛的能源，它几乎应用于人类生活的各个方面。随着人们对环境保护的不断重视，如何利用清洁无污染的方法获得电能成为当今社会的重要课题。

与煤、石油、天然气等储量有限且不可再生资源不同，太阳能取之不尽，用之不竭，清洁无污染，是理想的能源来源。随着太阳能光伏器件的出现，人类获得了一种直接从太阳能产生高质量能源的方法。近年来，半导体太阳能光伏器件已应用于从太阳能电站到路灯光伏照明系统等许多方面，未来半导体太阳能光伏器件将扮演着越来越重要的角色。

半导体太阳能光伏器件种类繁多，本书对最为常见和成熟的半导体太阳能光伏器件进行了详细介绍，包括晶体硅太阳能电池、非晶硅基薄膜太阳能电池、ⅲ-ⅴ族单结及多结太阳能电池、cu(inga)se2太阳能电池、cdte太阳能电池、染料敏化电池和有机太阳能电池。这些半导体太阳能光伏器件具有代表性，掌握了这些器件的结构、原理和制作工艺，对于其他类型的半导体太阳能光伏器件的理解也就比较容易了。

光伏太阳能行业已进入一个快速发展的阶段，但由于产品的能源转换效率尚不能接近传统能源的效率，所以提高产品能源转换效率，降低产品成本，已成为世界每一个光伏生产厂生存、获利的关键。虽然硅光伏电池的shockley-quiesser理论转化效率为34％，由于传统技术的限制，现有的硅光伏产品的光电能量转化效率绝大多数在20％以下，所以还有很大的提升空间。现在虽然有一些欧美企业和科研单位也正在研发新一代纳米和量子技术以进一步提高光伏电池转化效率，但是由于制造和原料成本高昂和技术工艺过于复杂且兼容性差的原因，绝大多数技术永久的停留在实验室阶段，无法真正在短期内实现工业化生产。其他相关技术的研究在对硅光伏电池的性能提高上也非常有限，而且大多数技术费用高昂且不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供光伏器件表面纳米化干法制绒制备方法，对太阳能单晶硅电池片、多晶硅电池片及非晶硅电池片表面进行纳米化处理后，能够改变的太阳能单晶硅电池片、多晶硅电池片及非晶硅电池片表面能带、晶体构向和纳米表面结构，可以达到增强的吸收太阳光波段的光电特性。照射在这种特殊的纳米功能化硅晶圆表面的光子可以被完全捕获而无法逃离，从而全部转化为电能。更值得一提的是这种特殊纳米结构对于硅材料在从紫外，可见光一直到近红外波段的吸收都有着极为显著的提高。另外与传统单晶、多晶硅电子空穴结器件如固体硅光伏电池相比，有着更大的电子空穴结截面积，这样使得光电转换效率得到极大提高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：光伏器件表面纳米化干法制绒制备方法它包含以下步骤：

步骤一、将硅片进行预处理；

步骤二、将预处理过的硅片进行表面纳米化处理；

步骤三、对表面纳米化处理的硅片进行碱抛光；

步骤四、对碱抛光后的硅片进行干法刻蚀；

步骤五、对刻蚀后的硅片的表面进行残余物去除处理。

所述干法刻蚀包含以下步骤：

步骤一、在干法制绒机内采用刻蚀sf6气体在1200-1500w功率条件下在硅片表面形成平坦的绒面；气体流量为350-380sccm，压力为30-50pa，时间为60s-150s；

步骤二、采用刻蚀气体在硅片表面反应形成尖锐的绒面结构，气体为cl2、o2、sf6，流量分别为250-280sccm、400-460sccm、650-680sccm，压力为30-80pa，功率为1100-1300w，时间为450s-500s；

步骤三、采用刻蚀气体优化绒面结构；气体为cl2、o2、sf6，流量分别为120-150sccm、250-270sccm、600-680sccm，压力为25-50pa，功率为2300-2800w，时间为200s-260s；

步骤四、在反应腔内通氧气在硅片表面形成氧化膜保护层，o2流量为900-1200sccm，压力为20-30pa，功率为650-680w，时间为450s-500s。

所述硅片预处理的步骤包含：

步骤一、将硅片浸入清洗剂如丙酮，或scl(氨水和双氧水混合溶液)中对硅片表面的油污、颗粒等进行清洗；

步骤二、将其浸泡2～3分钟；

步骤三、浸泡结束后用去离子水冲洗。

所述硅片表面纳米化处理的步骤包含：

步骤一、按包裹物先驱体1-5份、op乳化剂5-20、蒸馏水75-95份的比例范围配制好溶液；

步骤二、将欲处理的硅片在上述溶液中，在常温下浸泡60-120分钟，使先驱体充分均匀吸附在硅片表面，浴比为1∶25～85，用ph值调节剂调节溶液ph值在3～11的范围内，放入恒温水浴中，反应温度50℃～85℃，反应时间2-5小时，使包裹物直接生长在硅片表面，形成一层纳米膜，膜厚为20～100nm；

步骤三、将上述表面纳米化处理后的纤维材料经柔软处理后放入烘箱中，在40℃～90℃下保温2～3.5小时，进行烘干处理。

所述的包裹物是sio2或zno或tio2或zro2或al2o3；

所述的包裹物先驱体为teos或zn(ch3coo)2或zr(or)4或ticl4或al(or)3；

所述的ph值调节剂是盐酸或草酸或氨水或碳酸氢钠；

所述碱抛光的步骤包含：

步骤一、在槽式清洗机里配置浓度为8-12%的naoh溶液；

步骤二、将该naoh溶液加热到75-80℃；

步骤三、将一定多晶区域的类单晶硅片浸入naoh溶液中反应180-250秒。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：对太阳能单晶硅电池片、多晶硅电池片及非晶硅电池片表面进行纳米化处理后，能够改变的太阳能单晶硅电池片、多晶硅电池片及非晶硅电池片表面能带、晶体构向和纳米表面结构，可以达到增强的吸收太阳光波段的光电特性。照射在这种特殊的纳米功能化硅晶圆表面的光子可以被完全捕获而无法逃离，从而全部转化为电能。更值得一提的是这种特殊纳米结构对于硅材料在从紫外，可见光一直到近红外波段的吸收都有着极为显著的提高。另外与传统单晶、多晶硅电子空穴结器件如固体硅光伏电池相比，有着更大的电子空穴结截面积，这样使得光电转换效率得到极大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明制备方法的流程图。

具体实施方式

参看图1本具体实施方式采用的技术方案是：光伏器件表面纳米化干法制绒制备方法它包含以下步骤

步骤一、将硅片进行预处理；

所述硅片预处理的步骤包含：

步骤一、将硅片浸入清洗剂如丙酮，或scl(氨水和双氧水混合溶液)中对硅片表面的油污、颗粒等进行清洗；

步骤二、将其浸泡2～3分钟；

步骤三、浸泡结束后用去离子水冲洗；

步骤二、将预处理过的硅片进行表面纳米化处理；

所述硅片表面纳米化处理的步骤包含：

步骤一、按包裹物先驱体1-5份、op乳化剂5-20、蒸馏水75-95份的比例范围配制好溶液；

步骤二、将欲处理的硅片在上述溶液中，在常温下浸泡60-120分钟，使先驱体充分均匀吸附在硅片表面，浴比为1∶25～85，用ph值调节剂调节溶液ph值在3～11的范围内，放入恒温水浴中，反应温度50℃～85℃，反应时间2-5小时，使包裹物直接生长在硅片表面，形成一层纳米膜，膜厚为20～100nm；

步骤三、将上述表面纳米化处理后的纤维材料经柔软处理后放入烘箱中，在40℃～90℃下保温2～3.5小时，进行烘干处理；

步骤三、对表面纳米化处理的硅片进行碱抛光；

所述碱抛光的步骤包含：

步骤一、在槽式清洗机里配置浓度为8-12%的naoh溶液；

步骤二、将该naoh溶液加热到75-80℃；

步骤三、将一定多晶区域的类单晶硅片浸入naoh溶液中反应180-250秒；

步骤四、对碱抛光后的硅片进行干法刻蚀；

所述干法刻蚀包含以下步骤：

步骤一、在干法制绒机内采用刻蚀sf6气体在1200-1500w功率条件下在硅片表面形成平坦的绒面；气体流量为350-380sccm，压力为30-50pa，时间为60s-150s；

步骤二、采用刻蚀气体在硅片表面反应形成尖锐的绒面结构，气体为cl2、o2、sf6，流量分别为250-280sccm、400-460sccm、650-680sccm，压力为30-80pa，功率为1100-1300w，时间为450s-500s；

步骤三、采用刻蚀气体优化绒面结构；气体为cl2、o2、sf6，流量分别为120-150sccm、250-270sccm、600-680sccm，压力为25-50pa，功率为2300-2800w，时间为200s-260s；

步骤四、在反应腔内通氧气在硅片表面形成氧化膜保护层，o2流量为900-1200sccm，压力为20-30pa，功率为650-680w，时间为450s-500s；

步骤五、对刻蚀后的硅片的表面进行残余物去除处理。

所述的包裹物是sio2或zno或tio2或zro2或al2o3；

所述的包裹物先驱体为teos或zn(ch3coo)2或zr(or)4或ticl4或al(or)3；

所述的ph值调节剂是盐酸或草酸或氨水或碳酸氢钠；

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：对太阳能单晶硅电池片、多晶硅电池片及非晶硅电池片表面进行纳米化处理后，能够改变的太阳能单晶硅电池片、多晶硅电池片及非晶硅电池片表面能带、晶体构向和纳米表面结构，可以达到增强的吸收太阳光波段的光电特性。照射在这种特殊的纳米功能化硅晶圆表面的光子可以被完全捕获而无法逃离，从而全部转化为电能。更值得一提的是这种特殊纳米结构对于硅材料在从紫外，可见光一直到近红外波段的吸收都有着极为显著的提高。另外与传统单晶、多晶硅电子空穴结器件如固体硅光伏电池相比，有着更大的电子空穴结截面积，这样使得光电转换效率得到极大提高。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。