一种黑硅电池的绒面制备方法技术

本申请提供了一种黑硅电池的绒面制备方法，包括：在硅片表面旋涂光刻胶制作光刻胶面；对所述光刻胶面进行激光曝光；对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理；在经过结构化预处理的光刻胶面上制作金属层；清洗掉所述光刻胶层；在所述硅片上进行湿法刻蚀，形成黑硅绒面。本申请的制备方法，制备过程简单，得到的黑硅绒面纳米孔结构尺寸可控，提高了纳米绒面制备的可控性，具有可重复性，可以极大改善光的吸收。

【技术实现步骤摘要】
一种黑硅电池的绒面制备方法
本专利技术属于太阳能
，特别是涉及一种黑硅电池的绒面制备方法。
技术介绍
目前光伏产业仍然以晶硅太阳能电池为主，为了提高太阳能电池对入射光的吸收，商用的单晶和多晶硅片普遍采用表面制绒处理，单晶片的表面绒面为金字塔结构，多晶片的表面绒面为蠕虫状结构，其在可见光范围内的光吸收率分别可以达到88％和80％左右，但是电池表面的反射率仍然较高，特别是在紫外和红外波段。研究人员发现当晶硅表面的绒面结构尺寸降低到纳米量级时，得到的硅片表面呈黑色，即称为“黑硅”。黑硅电池可以做到对可见光全吸收，提高太阳能电池的光电转换效率。黑硅技术发展至今，出现了多种绒面制备工艺，如反应离子刻蚀法、电化学腐蚀法、金属辅助化学腐蚀法等等，但是这些方法制备的绒面表面结构不可控，具有极大的不稳定性，由此也导致黑硅电池利用效率的不稳定。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种黑硅电池的绒面制备方法，制备过程简单，得到的黑硅绒面纳米孔结构尺寸可控，提高了纳米绒面制备的可控性，具有可重复性，可以极大改善光的吸收。本专利技术提供的一种黑硅电池的绒面制备方法，包括：在硅片表面旋涂光刻胶制作光刻胶面；对所述光刻胶面进行激光曝光；对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理；在经过结构化预处理的光刻胶面上制作金属层；清洗掉所述光刻胶层；在所述硅片上进行湿法刻蚀，形成黑硅绒面。优选的，所述对所述光刻胶面进行激光曝光为：将所述硅片放置在激光光路中，进行第一次激光曝光，然后将所述硅片旋转90°，进行第二次激光曝光。优选的，所述对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理为：采用显影液清洗所述硅片，然后再用去离子水清洗所述硅片以去除硅片表面的所述显影液。优选的，所述在经过结构化预处理的光刻胶面上制作金属层为：在经过结构化预处理的光刻胶面上蒸镀金属层。优选的，所述在所述硅片上进行湿法刻蚀为：将所述硅片放置在氢氟酸、硝酸和去离子水的混合溶液中进行反应。优选的，所述第一次激光曝光时间为5-30s，所述第二次激光曝光时间为5-30s。优选的，所述蒸镀的温度为300-350℃，蒸镀电流为60-80mA，蒸镀时间为5-10min，蒸镀金属的厚度为10-50nm。优选的，所述氢氟酸、所述硝酸和所述去离子水的体积比为：0.1-1:1-4:0.5-2.5。优选的，反应温度为室温，反应时间30-200s。通过上述描述可知，本专利技术提供的黑硅电池的绒面制备方法，由于包括：在硅片表面旋涂光刻胶制作光刻胶面；对光刻胶面进行激光曝光；对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理；在经过结构化预处理的光刻胶面上制作一层金属层；清洗掉光刻胶层；在硅片上进行湿法刻蚀，因此得到的黑硅绒面纳米孔结构尺寸可控，提高了纳米绒面制备的可控性，具有可重复性，可以极大改善光的吸收。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种黑硅电池的绒面制备方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种黑硅电池的绒面制备方法的流程示意图。本申请实施例提供的一种黑硅电池的绒面制备方法，包括如下步骤：S1：在硅片表面旋涂光刻胶制作光刻胶面；本专利技术的电池结构包括常规单晶、多晶电池，PERC、n型双面电池、IBC电池等多种高效电池结构，其中硅片也包括N型硅片或P型硅片，选用的硅片可以是单晶、多晶、及类单晶结构，这里需要说明的是，对硅片的具体结构和种类不做具体限定；在对硅片表面进行旋涂光刻胶之前，先采用无水乙醇和去离子水的混合液清洗硅片，待硅片晾干后再于硅片表面旋涂一层光刻胶，其中光刻胶的薄膜厚度为10-100nm，需要说明的是，清洗过程中对无水乙醇与去离子水的浓度比例并没有要求，只要能够达到去除硅片表面污染物的效果即可。如若必要，可以选择无水乙醇的质量分数比70％，去离子水的电阻率18MΩ·cm。S2：对所述光刻胶面进行激光曝光；需要说明的是，进行激光曝光的激光设备优选为单波长激光，以进一步提高准直性，激光波长为380-460nm，激光功率为50-100mW。S3：对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理；对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理，以使得硅片表面只保留有具有孔状结构的光刻胶，从而形成起伏不平且均匀的光刻胶面，实现表面织构化。S4：在经过结构化预处理的光刻胶面上制作金属层；需要说明的是，制作金属层的工艺可以是蒸镀、电镀或者磁控溅射等现有工艺，金属层可以为金层、银层或者铜层等，先在光刻胶面上沉积金属纳米颗粒，当然金属层的层数也可以根据需要而进行调整，然后再通过进一步控制金属纳米颗粒的大小和分布，以有利于对控制绒面的结构形貌。S5：清洗掉所述光刻胶层；需要说明的是，制作金属层后，通过对光刻胶层的清洗，光刻胶层上的金属会被清洗掉，而光刻胶面中表面结构化预处理产生的孔洞中的金属则会保留下来，这一部分的金属颗粒用于催化后续硅片的刻蚀过程，以得到有规律的孔洞结构。这里需要说明的是，清洗过程中可以选择用丙酮或者氢氟酸进行清洗，且对丙酮和氢氟酸的浓度没有特别要求，工业级别的溶液即可，如HF质量分数40％，丙酮为分析纯级别，只要能达到相同的技术效果即可。S6：在所述硅片上进行湿法刻蚀，形成黑硅绒面。采用湿法刻蚀对硅片绒面结构进行修正刻蚀，将金属颗粒去除，使得纳米孔结构尺寸可控，降低将硅片绒面结构制备成电池后载流子的表面复合，也进一步降低硅片表面反射率。通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述一种黑硅电池的绒面制备方法，由于包括：在硅片表面旋涂光刻胶制作光刻胶面；对光刻胶面进行激光曝光；对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理；在经过结构化预处理的光刻胶面上制作一层金属层；清洗掉光刻胶层；在硅片上进行湿法刻蚀，因此得到的黑硅绒面纳米孔结构尺寸可控，提高了纳米绒面制备的可控性，具有可重复性，可以极大改善光的吸收。进一步的，在上述制备方法中，还包括如下技术特征：对所述光刻胶面进行激光曝光为：将所述硅片放置在激光光路中，进行第一次激光曝光，然后将所述硅片旋转90°，进行第二次激光曝光。所述第一次激光曝光时间为5-30s，所述第二次激光曝光时间为5-30s。两次曝光以在光刻胶上形成交叉纹路，从而为后续光刻胶上孔洞的形成提供基准点，激光设备优选为单波长激光，以增加准直性高，其中单波长激光的功率越大，所需曝光时间越短。这里需要说明的是，曝光时间和曝光次数也可以根据不同的需求而进行调整，两次曝光使得光刻胶上呈现出孔洞的排列形式，也可以多次曝光以使得光刻胶上呈现出不同形状的排列形式。进一步的，在上述制备方法中，还包括如下技术特征：所述对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理为：采用显影液清洗所述硅片，然后再用去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黑硅电池的绒面制备方法，其特征在于，包括：在硅片表面旋涂光刻胶制作光刻胶面；对所述光刻胶面进行激光曝光；对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理；在经过结构化预处理的光刻胶面上制作金属层；清洗掉所述光刻胶层；在所述硅片上进行湿法刻蚀，形成黑硅绒面。

【技术特征摘要】
1.一种黑硅电池的绒面制备方法，其特征在于，包括：在硅片表面旋涂光刻胶制作光刻胶面；对所述光刻胶面进行激光曝光；对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理；在经过结构化预处理的光刻胶面上制作金属层；清洗掉所述光刻胶层；在所述硅片上进行湿法刻蚀，形成黑硅绒面。2.根据权利要求1所述的黑硅电池的绒面制备方法，其特征在于，所述对所述光刻胶面进行激光曝光为：将所述硅片放置在激光光路中，进行第一次激光曝光，然后将所述硅片旋转90°，进行第二次激光曝光。3.根据权利要求1所述的黑硅电池的绒面制备方法，其特征在于，所述对激光曝光后的光刻胶面进行结构化预处理为：采用显影液清洗所述硅片，然后再用去离子水清洗所述硅片以去除硅片表面的所述显影液。4.根据权利要求1所述的黑硅电池的绒面制备方法，其特征在于，所述在经过结构化预处理的光刻胶面上制作金属层为：在经...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫欣欣，张林，张昕宇，金浩，郑晶茗，
申请(专利权)人：浙江晶科能源有限公司，晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33