本发明专利技术公开一种基于溶液法的多晶太阳电池的制备方法。其步骤包括：(1)利用金属辅助化学腐蚀(MACE)技术，在硅片表面制备黑硅结构；(2)采用NSR(Nano-Structure Rebuilding)溶液对黑硅结构进行优化处理，形成均匀的倒金字塔结构；(3)在纳米结构上，通过改变扩散方阻与氮化硅钝化膜的厚度；(4)结合液相处理和PECVD技术形成氧化硅/氮化硅双层钝化结构。与酸制绒形成的蠕虫状结构相比，本发明专利技术制备的倒金字塔减反射结构具有更好的减反射效果，同时比纳米黑硅结构更易于钝化，是理想的黑硅减反射结构。采用本发明专利技术中的制备方法，可以制备出低反射率且高转换效率的多晶太阳电池。本发明专利技术工艺简便，与现有电池工艺相比，只增加液相处理工艺，成本低廉，适用于工业化量产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。利用本专利技术可以制备出 具有低反射率和高转换效率的纳米倒金字塔多晶太阳电池，适用于太阳能光伏电池技术领 域。
技术介绍
晶硅太阳电池以其转换效率和量产成本的优势，保持在光伏行业较高的市场份 额，并持续发展。为了进一步加强晶硅太阳电池的竞争力，提高转换效率一直是研究者致力 的方向。黑硅技术作为有效提高晶硅太阳电池转换效率的技术手段，已经广为研究。 黑硅技术发展至今，大致可以分为三个阶段：第一阶段，从哈佛大学的Mazur教 授发现黑硅后，不同的黑硅制备技术都被广泛研究，黑硅的制备工艺包括飞秒激光法、反应 离子刻蚀法、电化学腐蚀法和金属辅助化学腐蚀法（Metal Assited Chemical Etching， MACE)。各类减反结构的黑硅带来了优异的减反射效果，反射率相比常规制绒技术，有了 明显的降低。然而，黑硅电池的转换效率普遍偏低，甚至低于没有黑硅减反射结构的常规 制绒太阳电池。2012 年，NREL 的 Jihun Oh 等人制备的18. 2%的单晶黑硅电池问世，他们采用四甲基氢氧化铵（TMAH)溶液对黑 硅表面进行微结构处理，并结合热氧化钝化技术，降低了黑硅由于表面积增大带来的表面 复合，并优化扩散工艺减少俄歇复合，最终提高了黑硅电池转换效率。黑硅技术因此进入第 二阶段，研究者们不再一味追求低的减反射效果，而是考虑更多减反结构的优化和钝化工 艺的优化。国内的研究中，苏大的苏晓东课题组在MACE法制备的黑硅基础上采用高温碱处理得到倒金字塔结构，优化电池 工艺得到了 18. 45%转换效率的多晶黑硅太阳电池。钝化优异的黑硅的减反射效果能有效 将增益的入射光转变为电，从而提高了转换效率。而当芬兰阿尔托大学的Hele Savin课题 组结合多项先进技术制备出22. 1 %转换效率的黑娃 太阳电池时，黑硅技术进入第三阶段，晶硅太阳电池的各种先进高效技术能在黑硅上体现 更好的效果。黑硅由于表面积的增大，表面复合一直是制约电池效率的问题关键，而全背电 极接触（Interdigitated Back Contact，IBC)电池技术在黑娃上发挥了很好的效果，且黑 硅以其斜光效应，全天发电量相比同功率电池能有较大的发电量提升，应用前景相当优异。
技术实现思路
本专利技术。可以制备出具有低反射率和 高转换效率的纳米倒金字塔多晶太阳电池。 为此，本专利技术提供了如下技术方案： (1)、将多晶硅片经过标准清洗工艺，然后浸入HF(40% ) : HN03(70% ) : H20 = 1 : 3 : 2混合溶液中进行酸制绒3min，随后采用1%的NaOH溶液腐蚀30s去除制绒后多 孔硅微结构，去除表面损伤层的同时得到光洁的表面； (2)、将上述制绒后硅片浸入0. 002M AgN03+4M HF溶液中50s，表面沉积一层银 纳米颗粒，纳米颗粒大小为50nm左右，溶液温度为室温。将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入 0? 3M H202+1. 5M HF混合溶液中进行腐蚀180s，得到孔径50-100nm，孔深500nm的纳米孔洞 结构，溶液温度为室温。将腐蚀完的黑硅片浸入H 202 : NH40H=1 : 3,混合溶液中进行清 洗180s，去除残留银纳米颗粒，溶液温度为室温。 (3)、将制备好的黑娃浸入NSR(Nano-Structure Rebuilding)溶液中进行刻蚀， NSR溶液组成为NH4F(40%) : H202 : H20=1 : 2 : 4,反应温度为50°C，反应时间300s， 制备得到边长100_500nm，深度100-500nm的倒金字塔黑硅结构。 (4)在HC1与HF溶液中预清洗，PN结中N型发射极由P0C13#散而得，扩散温度 800-850°C ;湿刻工艺主要利用HF和HN03溶液进行背结与边缘结刻蚀，再用稀HF溶液去除 表面磷硅玻璃。 (5)在HN03(69%) : H20= 1 : 3溶液中水浴处理30min，温度为80°C，制备内层 极薄的氧化硅钝化层；随后PECVD沉积70-100nm的SiNx，通过调节Si/N比调节折射率，调 节厚度调整钝化效果，沉积到黑硅发射极表面。 (6)丝网印刷电极时，背面为铝浆，正面与背面栅线电极为银浆。最后在链式烧结 炉进行快速热处理。 本专利技术原理 制备态的黑硅结构细小且粗糙，对于制备太阳电池具有高复合的缺点，因此使用 NSR溶液进行扩孔。在NSR溶液中，氟化氨能够动态的调节溶液中F离子的浓度，因此蚀刻 率较稳定。而晶硅由于其各向异性，在一定温度下尤为明显，碱性如NaOH或TMAH溶液在 80°C时各向异性表现较好，而在NSR溶液中，50°C即体现良好各向异性，将黑硅从纳米孔结 构扩孔成为倒金字塔结构。 制备高效电池工艺中，扩散后方阻体现了表面掺杂水平，方阻过低易导致残留表 面死层，成为复合中心，控制方阻，在保证最后形成好的欧姆接触同时，减少扩散导致的俄 歇复合。PECVD沉积SiNx钝化膜，富硅时钝化效果明显，因此在现有的双层膜钝化基础上， 增加内层高折射率厚度，使内存钝化效果更好，结合内层液相制备的氧化硅层，有利于减少 黑硅表面积增大带来的复合，最终形成内层氧化硅化学钝化，外层氮化硅场钝化的双层钝 化结构。 有益效果 与现有黑硅制备技术相比，本专利技术有如下优点： 1)采用廉价的MACE液相制备技术，无需大型高成本真空设备支持，溶液成本低， 可重复性高。 2)采用新型NSR酸性溶液扩孔技术，制备最优倒金字塔结构，结构大小均一，有利 于提尚黑娃转化效率。 3)扩孔技术所需温度低，无需碱性试剂如NaOH或TMAH等需要80°C才能体现较好 的各向异性。 4)采用内层氧化硅化学钝化，外层氮化硅场钝化的双层钝化结构，有效钝化黑硅 结构。 5)电池工艺完全匹配现有生产工艺，仅需对工艺进行调节，能适用于量产化。【附图说明】 图1 :本专利技术所述尚效多晶黑娃电池结构不意图。 图2 :实施例1提供的NSR扩孔后黑硅SEM表面形貌图。 图3:实施例2提供的黑硅电池与酸制绒电池反射率对比图。 图4:实施例3提供的黑硅电池与酸制绒电池外量子效率对比图。【具体实施方式】 为了控制黑硅的制备成本，并提高黑硅电池的转换效率，本专利技术实施例提供了一 种基于溶液法的多晶太阳电池的制备方法，包括： (1)对硅片表面进行清洁处理； (2)在硅片表面沉积银纳米颗粒，催化腐蚀出黑硅纳米孔结构； (3)将制备态黑硅进行NSR与双氧水溶液清洗，从而在硅片表面形成倒金字塔减 反射结构； (4)在进行扩散前清洗后，在扩散炉内进行扩散形成PN结； (5)随后采用湿刻工艺，对扩散后硅片进行背结与边缘结刻蚀，及表面磷硅玻璃和 扩散死层去除； (6)采用液相制备氧化硅内层钝化膜，然后在PECVD中沉积SiN^反射钝化膜；(7)随后采用丝网印刷工艺进行电极制备，烧结后形成欧姆接触，最终得到太阳电 池。 本专利技术实施例所提供的技术方案中，MACE液相法制备黑硅的均匀性及结构可控。 利用NSR溶液进行扩孔后倒金字塔结构均匀，兼具减反射性能的同时有利于后续电池工 艺，比表面积小使得复合减少，有益于制备高转换效率的黑硅太阳电池。同时该方法成本较 低，工艺简单，电池工艺完全匹配现有生产工艺，仅需对工艺进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于溶液法的多晶太阳电池的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤：(1)、将多晶硅片经过标准清洗工艺，然后浸入HF和HNO3混合溶液中进行酸制绒，随后采用NaOH溶液去除制绒后多孔硅微结构，去除表面损伤层的同时得到光洁的表面；(2)、将上述制绒后硅片浸入HF和AgNO3溶液中，表面沉积一层银纳米颗粒，纳米颗粒大小为50nm左右，溶液温度为室温。将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入HF和H2O2混合溶液中进行腐蚀，得到孔径50‑100nm，孔深500nm的纳米孔洞结构，溶液温度为室温。将腐蚀完的黑硅片浸入氨水和H2O2混合溶液中进行清洗，去除残留银纳米颗粒，溶液温度为室温。(3)、将制备好的黑硅浸入NSR溶液中进行刻蚀，制备得到边长100‑500nm，深度100‑500nm的倒金字塔黑硅结构。(4)、进行扩散前清洗后，在扩散炉内进行扩散形成PN结。随后采用湿刻工艺，对扩散后硅片进行背结与边缘结刻蚀，及表面磷硅玻璃和扩散死层去除。(5)、在HNO3(69％)∶H2O＝1∶3溶液中水浴处理30min，温度为80℃，制备内层极薄的氧化硅钝化层。然后在PECVD中沉积70‑100nm的SiNx减反射钝化膜，形成一种极薄氧化硅膜和氧化铝薄膜构成的双层钝化结构。(6)、然后采用丝网印刷工艺进行电极制备，烧结后形成欧姆接触，最终制得太阳电池。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈鸿烈，蒋晔，蒲天，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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