本实用新型专利技术公开了一种用于太阳能电池的硅片。该硅片具有制绒表面，制绒表面具有多个倒金字塔状凹坑，凹坑的底部呈圆滑状。采用酸性制绒液对硅片表面进行制绒，在较低温度和较短时间内形成了独立、完整且紧密排布的微米尺寸倒金字塔结构的制绒表面。该制绒表面的倒金字塔状凹坑结构能够将入射光的反射率降至5％～15％，提高了太阳能电池效率。此外，双面制备倒金字塔凹坑非常有利于制备HIT这样的对称结构电池。本实用新型专利技术的倒金字塔状凹坑结构不局限于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。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及太阳能电池
，具体而言，尤其是涉及一种用于太阳能电 池的硅片。
技术介绍
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 是研宄的重点问题，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。 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)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，会在硅表面形成随机结构。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。 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。 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用于太阳能电池的硅片。
技术实现思路
本技术的目的旨在提供一种用于太阳能电池的硅片。该硅片具有微米尺寸的 倒金字塔状凹坑结构的制绒表面。 根据本技术的一个方面，提高了一种用于太阳能电池的硅片，具有制绒表面， 制绒表面具有由多个倒金字塔形状的凹坑，凹坑的底部呈圆滑状。 进一步地，凹坑的开口为四边形。 进一步地，四边形的边长为1?10 μ m，凹坑的深度为1?10 μ m。 进一步地，凹坑的开口为正方形。 进一步地，制绒表面的平均反射率为5%?15%。 进一步地，制绒表面上凹坑的分布密度为IO6?10 8个/cm2。 进一步地，倒金字塔形状凹坑存在于硅片的单个表面或者两个表面。 应用本技术的技术方案，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状结构的形貌和深度。采用该酸 性制绒方法能够在较低温度和较短的时间内在硅片表面上获得独立、完整、紧密排布的微 米尺寸的倒金字塔状结构。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，本技术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 状结构。其中，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。本技术的酸性制绒方法，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。 本技术获得的制绒表面为具有倒金字塔结构的凹坑，即凹坑呈倒金字塔结 构。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，双面制备倒金字塔凹坑非常有利于制备HIT这样的对称结构电池。并且底部圆 滑的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。 根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更 加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。【附图说明】 后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实 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： 图1为本技术实施例1中经刻蚀后在制绒表面获得的倒金字塔结构的SEM 图； 图2为图1中单个倒金字塔结构放大后的SEM图； 图3为本技术实施例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 图4为本技术实施例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】 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，本技术提出了一 种用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液。在本技术的一个实施例中，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 的浓度为〇· 1?I. Omol/L氧化剂。 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。宄其原因，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。本技术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。本技术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。 为了使得入射光在倒金字塔结构的制绒表面上的反射率降至5%?15%，本实用 新型将酸性制绒液中的铜离子的浓度控制为〇. 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?I. 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。 氟当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于太阳能电池的硅片，具有制绒表面，其特征在于，所述制绒表面具有由多个倒金字塔形状的凹坑，所述凹坑的底部呈圆滑状。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：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(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11
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