用于刻蚀太阳能电池硅片表面的制绒液及其应用制造技术

本发明专利技术涉及用于刻蚀太阳能电池硅片表面的制绒液及其应用，属于太阳能电池技术领域。所述制绒液既可以用于单晶硅片表面制绒也可以用于多晶硅片表面制绒，并且可以使单晶硅片或多晶硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为大于1.2∶1的倒四棱锥；其包含银离子、铜离子、HF和氧化剂。

Artificial liquid for etching silicon surface of solar cell and application thereof

The invention relates to a velvet making liquid for etching the surface of a silicon solar cell and an application thereof, belonging to the technical field of solar cells. The wool can be used not only in the surface of the monocrystalline silicon liquid etching polysilicon film can also be used for surface texturing, and can make the monocrystalline silicon or polycrystalline silicon surface are randomly distributed to four groups of the four pyramid, inverted pyramid group includes one or more high and the bottom side of the ratio is greater than 1.2 to 1 to four the pyramid; containing silver ions, copper ions, HF and oxidant.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于刻蚀太阳能电池硅片表面的制绒液及其应用，属于太阳能电池

技术介绍
硅基太阳能电池是工业界生产最为广泛的太阳能电池，其中存在的重要的技术问题在于硅表面的反射率较高。为解决这个技术问题，将具有绒面结构的硅片应用到太阳能电池中是降低太阳能电池成本并进一步提高光电转化效率的有效途径之一，自1998年被发现以来，广受研究者和工业界的重视。为了获得尽可能最高的效率，需要所谓的损伤蚀刻。该蚀刻通常在约70℃或70℃以上的温度下约20％氢氧化钾或碱液中进行。由于较低的蚀刻速率，即使在这些条件下，也需要约＞5min的蚀刻时间以获得需要的效果。该蚀刻在衬底上产生粗糙的表面。在表面上产生的锥角很平坦，整体上不适合减少表面上的反射或者甚至多次反射。然而，为了获得高的电池效率，需要这种反射效应。因此，许多出版物和专利都涉及减少任何类型的太阳能电池上的反射。对于单晶硅，损伤蚀刻之后，通过使用约5-10％的氢氧化钾或碱液(粗糙蚀刻)蚀刻硅晶片可以减少反射。各向异性蚀刻的结果；取向的基底材料上蚀刻出；晶向的无序金字塔结构和约1-10μm的边缘长度。然而，当使用多晶硅时，该工艺不成功，是由于基底材料不具有控制的晶向，而是具有多个取向面。近年来，倒金字塔结构的绒面结构越来越受到广大厂家和研究学者的重视。所谓倒金字塔结构即为棱边边长与底边边长相等的倒正四棱锥，即其高与底边边长的比为通常是由(100)面开始刻蚀，最终形成由(111)面围落而成的倒金字塔结构，通过刻蚀作用随机形成在硅片的表面，该结构能够对太阳光进行三次反射，理论上反射率可以降低至5％～15％。通常为了获得倒金字塔绒面结构的硅片，一般采用酸性制绒液对硅片进行刻蚀，再采用碱液对硅片进行结构修饰而获得。例如专利CN105047734A和CN105428434A公开的多晶硅片制绒方法，其采用氢氟酸和氧化剂对多晶硅片进行刻蚀，再通过碱液对多晶硅片进行结构修饰而获得倒金字塔结构。再例如，专利CN201610898676公开的多晶硅片制绒方法，其采用铜银离子、氢氟酸和氧化剂对多晶硅片进行刻蚀，再通过碱液对多晶硅片进行结构修饰而获得倒金字塔结构。而单晶方面，CN201410384313公开了一种单晶硅片的制绒方法，其通过铜离子、氢氟酸和氧化剂对单晶硅片进行刻蚀直接获得具有倒金字塔结构的硅片。然而上述制绒液应用较为单一只能用于单晶或多晶，并且还需要进一步的结构修饰。另外，由于倒金字塔结构的形状是固定的，仅是尺寸不同而已，对太阳光的反射角度是固定的，对减反的作用以及硅片电池效率也很难有更进一步的提升。
技术实现思路
本专利技术的第一方面是提供了一种用于刻蚀太阳能电池硅片表面的制绒液，所述制绒液既可以用于单晶硅片表面制绒也可以用于多晶硅片表面制绒，并且可以使单晶硅片或多晶硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为大于1.2：1的倒四棱锥；其包含银离子、铜离子、HF和氧化剂。在一个实施方案中，所述银离子源选自硫酸银和硝酸银中的一种或多种。在另一个实施方案中，所述铜离子源选自氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种。在又一个实施方案中，所述氧化剂选自高锰酸钾、溴化钾、过硫酸盐和双氧水中的一种或多种。在进一步地实施方案中，所述制绒液由0.5-10mmol/L的银离子、10-200mmol/L的铜离子、1-8mol/L的HF和0.1-8mol/L的氧化剂组成。在一个具体地实施方案中，所述制绒液中包含1-10mmol/L的银离子、20-180mmol/L的铜离子、2-6mol/L的HF和0.3-5mol/L的氧化剂。在一个实施方案中，在所述制绒液中，银离子和铜离子的摩尔比为1∶5-100。在进一步地实施方案中，在所述制绒液中，银离子和铜离子的摩尔比为1∶10-60。本专利技术的第二方面是提供所述制绒液在制备多晶或单晶硅片表面绒面结构中的应用。附图说明图1：显示了未经碱液修饰的包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片SEM图，从图中标注处可以看出硅片上绒面结构呈现出典型的倒四棱锥结构，两个侧面夹角在48°左右，倒四棱锥的高与底边边长的比在1.2-1.5∶1之间；倒四棱锥的底边边长在100nm-600nm左右；其高度在140nm-840nm左右。图2：显示了未经碱液修饰的包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片SEM图，从图中标注处可以看出硅片上绒面结构呈现出典型的倒四棱锥结构，两个侧面夹角在40°左右，倒四棱锥的高与底边边长的比在1.9-2.3∶1之间；倒四棱锥的底边边长在80nm-450nm左右；其高度在170nm-1050nm左右。图3：显示了未经碱液修饰的包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片SEM图，从图中标注处可以看出硅片上绒面结构呈现出典型的倒四棱锥结构，两个侧面夹角在32°左右，倒四棱锥的高与底边边长的比在2.5-3.1∶1之间；倒四棱锥的底边边长在80nm-500nm左右；其高度在200nm-1550nm左右。图4：显示了未经碱液修饰的包含倒四棱锥绒面结构的多晶硅片SEM图，从图中标注处可以看出硅片上绒面结构呈现出典型的倒四棱锥结构，两个侧面夹角在28°左右，倒四棱锥的高与底边边长的比在3.2-3.7∶1之间；倒四棱锥的底边边长在70nm-500nm左右；其高度在170nm-1800nm左右。图5：显示了未经碱液修饰的包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片SEM图，从图中标注处可以看出硅片上绒面结构呈现出典型的由221晶面围落成的倒四棱锥结构，两个侧面夹角在48°左右，倒四棱锥的高与底边边长的比在1.2-1.5∶1之间；倒四棱锥的底边边长在90nm-512nm左右；其高度在125nm-920nm左右。图6：显示了未经碱液修饰的包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片SEM图，从图中标注处可以看出硅片上绒面结构呈现出典型的由331晶面围落成的倒四棱锥结构，两个侧面夹角在40°左右，倒四棱锥的高与底边边长的比在1.9-2.3∶1之间；倒四棱锥的底边边长在135nm-425nm左右；其高度在190nm-1380nm左右。图7：显示了未经碱液修饰的包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片SEM图，从图中标注处可以看出硅片上绒面结构呈现出典型的由441晶面围落成的倒四棱锥结构，两个侧面夹角在32°左右，倒四棱锥的高与底边边长的比在2.5-3.1∶1之间；倒四棱锥的底边边长在95nm-620nm左右；其高度在250nm-1840nm左右。图8：显示了未经碱液修饰的包含倒四棱锥绒面结构的单晶硅片SEM图，从图中标注处可以看出硅片上绒面结构呈现出典型的由551晶面围落成的倒四棱锥结构，两个侧面夹角在28°左右，倒四棱锥的高与底边边长的比在3.2-3.7∶1之间；倒四棱锥的底边边长在95nm-625nm左右；其高度在310nm-2300nm左右。具体实施方式还可进一步通过实施例来理解本专利技术，其中所述实施例说明了一些制备或使用方法。然而，要理解的是，这些实施例不限制本专利技术。现在已知的或进一步开发的本专利技术的变化被认为落入本文中描述的和以下要求保护的本专利技术范围之内。在目前现有技术中，对于典型的倒金字塔结构来说，其棱边边长与底边边长相等的倒正四棱锥，即其高与底边边长的比为在实际获得的具有倒金字塔绒面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于刻蚀太阳能电池硅片表面的制绒液，所述制绒液既可以用于单晶硅片表面制绒也可以用于多晶硅片表面制绒，并且可以使单晶硅片或多晶硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为大于1.2∶1的倒四棱锥；其包含银离子、铜离子、HF和氧化剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于刻蚀太阳能电池硅片表面的制绒液，所述制绒液既可以用于单晶硅片表面制绒也可以用于多晶硅片表面制绒，并且可以使单晶硅片或多晶硅片表面随机分布有倒四棱锥组，所述倒四棱锥组包括一种或多种高与底边边长的比为大于1.2∶1的倒四棱锥；其包含银离子、铜离子、HF和氧化剂。2.根据权利要求1所述的制绒液，其特征在于，所述银离子源选自硫酸银和硝酸银中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制绒液，其特征在于，所述铜离子源选自氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制绒液，其特征在于，所述氧化剂选自高锰酸钾、溴化钾、过硫酸盐和双氧水中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制绒液，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧平，王燕，陈伟，吴俊桃，赵燕，陈全胜，徐鑫，杜小龙，
申请(专利权)人：北京普扬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11