专利名称：一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池技术领域中的电池表面织构化方法，特别是关于一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法。
背景技术：
低成本、高效率的太阳能电池一直是人们追逐的焦点，目前单晶硅太阳能电池表面织构化是提高太阳能电池转换效率的有效手段之一。通常，织构化的方法主要是碱腐蚀法，碱腐蚀法是在碱腐蚀液中加入各种缓冲液，比如异丙醇、乙醇、硅酸钠等来控制反应速度，以得到具有微米量级金字塔形貌的绒面，金字塔形貌的尺寸越小，越均勻，单晶硅的吸光能力越强，太阳能电池的转换效率也就越高。目前，大规模太阳能电池生产上主要使用异丙醇作为缓冲液，浓度通常采用5% 10%。但是，由于异丙醇成本较高，挥发性大，用量大，而且在生产过程中需要不断的补充溶液，从而导致成本升高。在硅片表面形成均勻小绒面的同时，还要控制腐蚀厚度。由于上述腐蚀液使得单晶硅腐蚀掉的厚度偏大，很难控制， 厚度越来越薄易碎，使生产成本进一步提高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种成本较低、能在单晶硅片绒面上形成均勻且尺寸较小的金字塔，并且有利于太阳能吸收的单晶硅太阳能电池表面织构化方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法，其步骤如下(1)在超声槽内配制由浓度为0.005% 0.015%的洗涤灵和浓度为 0. 015% 0. 2%的氢氧化钠组成的混合液，并将该混合液加热至80 90°C的恒温，在该恒温区间内对单晶硅片进行1 5min的超声洗清；( 清洗干净后，在所述单晶硅片表面均勻喷淋G溶液，所述G溶液包括质量百分比为 5%钠盐、质量百分比为0.01% 0. 05%碳酰胺和质量百分比为0. 0015% 0.01%乳酸；C3)在恒温超声槽内配制碱性腐蚀液，把所述单晶硅片放在所述碱性腐蚀液中腐蚀，其反应温度范围为70 85°C，腐蚀时间为10 25min ;(4)腐蚀反应后冲洗所述单晶硅片，并将其吹干即完成单晶硅片表面织构化。所述步骤(3)中，所述碱性腐蚀液由质量百分比为0. 5% 2%的碱液，体积百分比为0. 3% 2%的异丙醇和体积百分比为0. 2% 1%、浓度范围为5X10_5 5X10、ol/ L的烷基磺酸盐水溶液配制而成。所述质量百分比为0. 5% 2%的碱液采用氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠其中的一种碱液。所述步骤(4)中，织构化后的所述单晶硅片表面形成金字塔边长为0.5 8μπι均勻的绒面，被腐蚀掉的单晶硅厚度为5 15 μ m。所述单晶硅片采用P型或N型，<100>晶向单晶硅衬底，电阻率为0. 5 7 Ω cm，厚度为180 300 μ m。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用由洗涤灵和氢氧化钠组成的混合液对单晶硅片进行超声清洗，并在清洗后的单晶硅片表面均勻喷淋由钠盐、碳酰胺及乳酸等成份组成的G溶液，并放入碱性腐蚀液中腐蚀，进而实现对单晶硅片表面织构化，其应用的各种成份成本低廉，因此，实现了本发明成本低的特点。2、本发明由于采用将单晶硅片放入由洗涤灵和氢氧化钠组成的80 90°C恒温的混合液中进行超声清洗，因此，有利于去除单晶硅片表面的有机物以及无机物的玷污，并对单晶硅片表面的损伤层轻微腐蚀，降低了单晶硅片表面激活能，为碱腐蚀织构化打下基础。3、本发明由于采用在清洗后的单晶硅片表面均勻喷淋G溶液，G溶液粘附于单晶硅片表面，能够有效降低碱腐蚀液对单晶硅片的腐蚀速度。4、本发明制成的织构化后的单晶硅片表面能形成金字塔边长为 0. 5 8 μ m均勻的绒面，被腐蚀掉的单晶硅厚度为5 15 μ m。因此，实现了在单晶硅绒面上形成均勻、尺寸较小的金字塔，有利于太阳能吸收。本发明可以广泛应用在太阳能电池领域中。
图1是本发明的实施例1扫描电镜照片示意图；图2是本发明的实施例2扫描电镜照片示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明采用腐蚀液制备单晶硅片表面织构化，其步骤如下1)在超声槽内配制由浓度为0. 005 % 0. 015 %的洗涤灵和浓度为0. 015 % 0. 2%的氢氧化钠组成的混合液，并将该混合液加热至80 90°C的恒温，在该恒温区间内对单晶硅片进行1 5min的超声洗清，这样有利于去除单晶硅片表面的有机物以及无机物的玷污，并对单晶硅片表面的损伤层轻微腐蚀，降低单晶硅片表面激活能，为碱腐蚀织构化打下基础；2)清洗干净后，在单晶硅片表面均勻喷淋G溶液，G溶液包括质量百分比为 5%钠盐、质量百分比为0. 01% 0. 05%碳酰胺和质量百分比为0. 0015% 0. 01%乳酸等成份，G溶液粘附于单晶硅片表面，能够有效降低碱腐蚀液对单晶硅片的腐蚀速度；3)然后在恒温超声槽内配制碱性腐蚀液，把单晶硅片放在碱性腐蚀液中腐蚀，其反应温度范围为70 85 °C，腐蚀时间为10 25min ；4)腐蚀反应后冲洗单晶硅片并将其吹干即可，由此，可以在扫描电镜下观察单晶硅片表面形成金字塔边长为0. 5 8 μ m均勻的绒面，被腐蚀掉的单晶硅厚度为5 15 μ m。上述步骤3)中，碱性腐蚀液由质量百分比为0.5% 2%的碱液，体积百分比为 0. 3% 2%的异丙醇和体积百分比为0. 2% 1%、浓度范围为5X 10_5 5X 10_3mol/L的烷基磺酸盐水溶液配制而成。其中，烷基磺酸盐水溶液能够降低单晶硅片与碱性腐蚀液的界面，能增强单晶硅片与碱性腐蚀液的浸润性。上述实施例中，质量百分比为0. 5 % 2 %的碱液可以采用氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠碱液。上述各步骤中，单晶硅片采用的是市售P型或N型，<100>晶向单晶硅衬底，电阻率为0. 5 7 Ω cm，厚度为180 300 μ m。以下通过几个具体实施例对本发明进行进一步验证。实施例1 在超声槽内配制由0. 01%浓度的洗涤灵及浓度为0. 的氢氧化钠混合液，并将混合液加热到90°C，把单晶硅片进行2. 5min的超声清洗。冲洗干净后，在单晶硅片表面均勻喷淋G溶液，并在恒温槽内配制碱性腐蚀液为质量百分比为1.5%氢氧化钠、 体积百分比为1.5%异丙醇、体积百分比为0.5%浓度为lX10_3mOl/L的烷基磺酸盐水溶液，反应温度为75°C，腐蚀时间为18min。这样可以得到的具有金字塔绒面的单晶硅，在扫描电镜下观察到该单晶硅的表面上形成了均勻的金字塔绒面，金字塔的边长为2 μ m左右， 腐蚀厚度为12 μ m(如图1所示)。实施例2 在超声槽内配制由0. 015%浓度的洗涤灵及浓度为0. 15%的氢氧化钠溶液溶液，并将混合液加热到85°C，把单晶硅片进行-in的超声清洗。冲洗干净后，在单晶硅片表面均勻喷淋G溶液，并在恒温槽配制碱性腐蚀液为质量百分比为氢氧化钠、体积百分比为异丙醇、体积百分比为0. 3%浓度为lX10_3mOl/L的烷基磺酸盐水溶液，反应温度为80°C，腐蚀时间为15min。这样可以得到的具有金字塔绒面的单晶硅，在扫描电镜下观察到单晶硅的表面上形成了均勻的金字塔绒面，金字塔的边长为1.5μπι左右，腐蚀厚度为1011111(如图2所示)。上述各实施例仅用于说明本发明，各步骤及各种溶液的配比都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤和配比进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法，其步骤如下(1)在超声槽内配制由浓度为0.005% 0. 015%的洗涤灵和浓度为0. 015% 0. 2% 的氢氧化钠组成的混合液，并将该混合液加热至80 90°C的恒温，在该恒温区间内对单晶硅片进行1 5min的超声洗清；(2)清洗干净后，在所述单晶硅片表面均勻喷淋G溶液，所述G溶液包括质量百分比为 5%钠盐、质量百分比为0. 01% 0. 05%碳酰胺和质量百分比为0. 0015% 0. 01%乳酸；(3)在恒温超声槽内配制碱性腐蚀液，把所述单晶硅片放在所述碱性腐蚀液中腐蚀，其反应温度范围为70 85 °C，腐蚀时间为10 25min ；(4)腐蚀反应后冲洗所述单晶硅片，并将其吹干即完成单晶硅片表面织构化。
2.如权利要求1所述的一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法，其特征在于所述步骤⑶中，所述碱性腐蚀液由质量百分比为0.5% 2%的碱液，体积百分比为0.3% 2% 的异丙醇和体积百分比为0. 2% 1%、浓度范围为5X10_5 5X10_3mol/L的烷基磺酸盐水溶液配制而成。
3.如权利要求2所述的一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法，其特征在于所述质量百分比为0. 5% 2%的碱液采用氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠其中的一种碱液。
4.如权利要求1或2或3所述的一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法，其特征在于 所述步骤中，织构化后的所述单晶硅片表面形成金字塔边长为0.5 8μπι均勻的绒面，被腐蚀掉的单晶硅厚度为5 15 μ m。
5.如权利要求1或2或3所述的一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法，其特征在于所述单晶硅片采用P型或N型，<100>晶向单晶硅衬底，电阻率为0. 5 7 Ω cm，厚度为 180 300 μ m。
6.如权利要求4所述的一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法，其特征在于所述单晶硅片采用P型或N型，<100>晶向单晶硅衬底，电阻率为0.5 7Qcm，厚度为180 300 μ m0
全文摘要
本发明涉及一种单晶硅太阳能电池表面织构化方法，其步骤如下(1)在超声槽内配制由浓度为0.005％～0.015％的洗涤灵和浓度为0.015％～0.2％的氢氧化钠组成的混合液，将该混合液加热至80～90℃的恒温，在该恒温区间内对单晶硅片进行1～5min的超声洗清；(2)清洗干净后，在单晶硅片表面均匀喷淋G溶液，G溶液包括质量百分比为1％～5％钠盐、质量百分比为0.01％～0.05％碳酰胺和质量百分比为0.0015％～0.01％乳酸；(3)在恒温超声槽内配制碱性腐蚀液，把单晶硅片放在碱性腐蚀液中腐蚀，其反应温度范围为70～85℃，腐蚀时间为10～25min；(4)腐蚀反应后冲洗单晶硅片，并将其吹干即完成单晶硅片表面织构化。本发明成本低，利于太阳能吸收，可以广泛应用在太阳能电池领域中。
文档编号C30B33/10GK102168315SQ20111006042
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者勾宪芳, 姜利凯, 王鹏 申请人:中节能太阳能科技(镇江)有限公司