一种多晶硅太阳能电池的酸碱二次制绒方法及其多晶硅

摘要

本发明公开了一种多晶硅太阳能电池的酸碱二次制绒方法及其多晶硅，包括以下步骤：步骤一、制绒前多晶硅的清洗；步骤二、多晶硅富硝酸的刻蚀液中进行一次酸式制绒；步骤三、多晶硅在一定浓度的NaOH溶液中进行二次碱性制绒；步骤四、将所述步骤三所得的制绒后多晶硅在HCl溶液中进行清洗。本发明中的制绒方法也传统制绒方法相比，可以在多晶硅表面形成鱼鳞状的绒面，这是一种全新的绒面结构，可以大幅度降低多晶硅的反射率，达到提高太阳能电池转换效率的目的；同时可以使太阳能电池均匀吸收太阳光，提高太阳能电池的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅太阳能电池研究领域，涉及砂浆切割的多晶硅太阳能电池的湿法制绒方法，具体为一种多晶硅太阳能电池的酸碱二次制绒方法及其多晶硅。

背景技术

传统多晶硅太阳能电池采用酸式制绒，用HF和HNO₃溶液对多晶硅的表面进行湿法制绒，刻蚀出蚯蚓状的绒面，如说明书附图1a和b所示。

但是通过这种制绒方法制绒后得到的多晶硅表面反射率还是保持着较高的反射率，基本还是维持在25％以上，而表面反射率又是制约晶硅太阳能电池效率提高的最主要的原因之一；再者，通过这种方法制绒得到的绒面并不是非常均匀，这会影响后期扩散制结，降低少子寿命，同样会影响太阳能电池光电转换效率。

由于多晶硅的各向异性，需要腐蚀液产生各向同性腐蚀，而NaOH所产生的是各向异性腐蚀，使用NaOH对多晶硅进行刻蚀的话，会使得刻蚀出的金字塔的朝向不是全部与硅片表面垂直的，通过形貌分析发现通过NaOH制绒后的多晶硅表面绒面呈现为阶梯状，这种形状的绒面并不能有效降低反射率，所以多晶硅很难用NaOH来进行制绒。

虽然可以采用反应离子刻蚀的方法在多晶硅表面形成均匀且反射率较低的绒面，但是这种制绒方法制绒设备价格昂贵，技术要求高，过高的制作成本就决定了此技术不适合应用于传统太阳能电池行业。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种多晶硅太阳能电池的酸碱二次制绒方法及其多晶硅，该方法可以在多晶硅表面形成鱼鳞状的绒面，这是一种全新的绒面结构，可以大幅度降低多晶硅的反射率，达到提高太阳能电池转换效率的目的；同时可以使太阳能电池均匀吸收太阳光，提高太阳能电池的使用寿命。

本发明的技术方案是：一种多晶硅太阳能电池的酸碱二次制绒方法，包括以下步骤：

步骤一、制绒前多晶硅的清洗；

步骤二、多晶硅富硝酸的刻蚀液中进行一次酸式制绒；

步骤三、多晶硅在一定浓度的NaOH溶液中进行二次碱性制绒；

步骤四、将所述步骤三所得的制绒后多晶硅在HCl溶液中进行清洗。

所述步骤一具体为：多晶硅先用丙酮超声清洗2分钟，以去除硅片表面的有机物；之后在无水乙醇中超声清洗2分钟，以去除硅片表面残留的丙酮；再用去离子水超声清洗2分钟去除表面的无水乙醇；放入10％的HF酸溶液中清洗2分钟以去除硅片表面的氧化物；最后使用去离子水超声清洗3分钟后氮气吹干。清洗完的多晶硅在富硝酸的酸性刻蚀液中进行酸性一次制绒，用去离子水清洗后，放入NaOH溶液中进行碱性二次制绒之后使用HCl溶液对制绒后的多晶硅进行清洗，最后使用去离子水漂洗去除硅片表面的HCl溶液，氮气吹干。

步骤二中的酸性刻蚀液是由HF酸和HNO₃按照1：5的体积比混合而成的，HF酸和HNO₃的浓度分别为40％和68％，制绒时间为2分钟。

步骤三中的NaOH溶液的浓度为2％，分为三组制绒，制绒时间分别为10分钟、20分钟或30分钟。

优选的，碱性二次制绒的制绒时间为30分钟的多晶硅可以取得相对较低的反射率。

步骤四中的HCl溶液的浓度为10％，清洗时间为30秒。

一种利用权利上述一种多晶硅太阳能电池的酸碱二次制绒方法制备得到的多晶硅，所述多晶硅的表面具有鱼鳞状的绒面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：对砂浆切割的多晶硅进行酸碱二次制绒，以在多晶硅表面形成鱼鳞状的绒面，这是一种全新的绒面结构，可以大幅度地降低多晶硅表面的反射率，提高太阳能电池的转换效率。本发明与传统的酸式制绒的绒面相比，最低时可以将多晶硅表面的反射率降低到11％，而传统的酸式制绒的绒面的反射率一般维持在30％左右，未经制绒的多晶硅表面的反射率甚至高达70％。减反射效果如此明显，充分显示了该方法的应用前景。

附图说明

图1a为常规酸式制绒在多晶硅的表面形成的蚯蚓状的绒面结构，b为a的局部放大图；

图2为应用酸碱二次制绒且二次碱制绒时间为10分钟的多晶硅的绒面结构；

图3为应用酸碱二次制绒且二次碱制绒时间为20分钟的多晶硅的绒面结构；

图4为应用酸碱二次制绒且二次碱制绒时间为30分钟的多晶硅的绒面结构；

图5为应用酸碱二次制绒后得到的多晶硅表面的反射率与未经制绒的多晶硅表面反射率的对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明所述多晶硅太阳能电池的酸碱二次制绒方法包括以下步骤：

步骤一、制绒前多晶硅的清洗；

步骤二、多晶硅富硝酸的刻蚀液中进行一次酸式制绒；

步骤三、多晶硅在一定浓度的NaOH溶液中进行二次碱性制绒；

步骤四、将所述步骤三所得的制绒后多晶硅在HCl溶液中进行清洗。

所述步骤一具体为：多晶硅先用丙酮超声清洗2分钟，以去除硅片表面的有机物；之后在无水乙醇中超声清洗2分钟，以去除硅片表面残留的丙酮；再用去离子水超声清洗2分钟去除表面的无水乙醇；放入10％的HF酸溶液中清洗2分钟以去除硅片表面的氧化物；最后使用去离子水超声清洗3分钟后氮气吹干。

清洗完的多晶硅在富硝酸的酸性刻蚀液中进行酸性一次制绒，用去离子水清洗后，放入NaOH溶液中进行碱性二次制绒之后，使用HCl溶液对制绒后的多晶硅进行清洗，最后使用去离子水漂洗去除硅片表面的HCl溶液，氮气吹干。

所述步骤二中的HF酸和HNO₃按照1：5的体积比进行混合，HF酸和HNO₃的浓度分别为40％和68％，制绒时间为2分钟。制绒完成后用去离子水冲洗硅片。

所述步骤三中的NaOH溶液的浓度为2％，分为三组制绒，制绒时间分别为10分钟，20分钟和30分钟。最终证明，经过30分钟碱性二次制绒后的硅片可以取得相对较低的反射率。

所述步骤四中的HCl溶液的浓度为10％，清洗时间为30秒。清洗完以后继续用去离子水冲洗硅片，洗去残留的HCl溶液，最后用氮气吹干。

从说明书附图图2、图3、图4可以看出，该发明制备的绒面呈鱼鳞状，这是一种全新的绒面结构。而且从图5可以看出，该形状的绒面可以大幅度降低多晶硅表面的反射率，最低甚至可以降低至11％，达到提高太阳能电池转换效率的目的，同时可以使太阳能电池均匀吸收太阳光，提高太阳能电池的使用寿命，充分显示了该方法的应用前景。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。