减反射表面结构以及相应的制备方法技术

本发明专利技术提供一种减反射表面结构，包括多个平行的倒金字塔链，其中，每个倒金字塔链中彼此相邻的两个倒金字塔结构单元相互重叠。该减反射表面结构的四次反射光线路径占的比例较高，大大降低表面结构的反射率。

【技术实现步骤摘要】
减反射表面结构以及相应的制备方法
本专利技术属于半导体光伏领域，具体涉及一种减反射表面结构以及相应的制备方法。
技术介绍
光滑的硅表面会使约30％的太阳光能量反射回大气中，这严重地制约了太阳光的利用程度，以至于限制太阳能电池效率的提高。为了提高太阳光的利用程度，表面制备微结构和镀减反射膜这两种方法被广泛地应用于硅基太阳能电池上。目前，利用碱的各向异性刻蚀原理，在硅表面上制备出随机的正金字塔结构在工业中被广泛地应用。另外，利用光刻等技术制备出的规则倒金字塔结构常在实验室中被用于高效太阳能电池的制备。但是，这两种结构对光的反射率仍然不理想，降低了太阳光的吸收，同时，不管是正金字塔还是倒金字塔结构，结构表面的起伏较大，不利于正面金属栅线的制备，从而降低了电流的收集，不利于太阳能电池性能的进一步提高。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种减反射表面结构，包括多个平行的倒金字塔链，其中，每个倒金字塔链中彼此相邻的两个倒金字塔结构单元相互重叠。根据本专利技术的减反射表面结构，优选地，所述倒金字塔链之间的间距为零。根据本专利技术的减反射表面结构，优选地，彼此相邻的两个倒金字塔结构单元沿着所述倒金字塔结构单元的顶面的对角线方向重叠。根据本专利技术的减反射表面结构，优选地，重叠区域的面积与单个倒金字塔结构单元顶面面积的比为0.04到0.36。根据本专利技术的减反射表面结构，优选地，重叠区域的面积与单个倒金字塔结构单元顶面面积的比为0.16。根据本专利技术的减反射表面结构，优选地，彼此相邻的两个倒金字塔结构单元的顶面的对角线重叠或者相互平行。另一方面，本专利技术还提供了一种减反射表面结构的制备方法，其包括如下步骤：步骤一：利用金刚线切割技术获得硅片；步骤二：清洗所述硅片；以及步骤三：在所述硅片上制备绒面结构。根据本专利技术的减反射表面结构的制备方法，优选地，还包括对步骤三所得到的样品进行清洗的步骤。根据本专利技术的减反射表面结构的制备方法，优选地，在所述步骤三中，将所述硅片放入酸性制绒液中制备绒面结构。又一方面，本专利技术还提供了一种减反射表面结构，其采用根据本专利技术的制备方法制备。再一方面，本专利技术还提供了一种硅片，其具有根据本专利技术的减反射表面结构。与现有技术相比，本专利技术的减反射表面结构的四次反射光线路径占的比例较高，这样就能大大降低表面结构的反射率并提高具有该结构的硅片制备而成电池的电学性能，从而提高太阳能电池的效率。附图说明以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：图1示出四种常见的光线路径；图2示出图1中的四种光线路径的反射率随着波长的变化情况；图3示意性地示出两个未重叠的倒金字塔结构单元的顶面视图和根据本专利技术实施例的两个彼此重叠的倒金字塔结构单元的顶面视图；图4示意性地示出根据本专利技术实施例的倒金字塔链的顶面视图；图5示意性地示出根据本专利技术实施例的规则倒金字塔结构的顶面视图；图6示出两个倒金字塔拼接的立体示意图；图7示出不同表面结构的反射率与波长的关系图；以及图8是根据本专利技术的第一实施例制备的水晶状倒金字塔结构的扫描电镜SEM图。具体实施方式为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。太阳光在不同的表面结构上会具有不同的反射特性。根据光的反射定律，太阳光垂直照射到规则的正金字塔、规则的倒金字塔、随机的正金字塔等减反射结构表面，会出现如图1所示的A、B、C、D这四种常见的光线路径中的全部或部分。A光线路径在表面反射两次，B和C光线路径在表面反射三次，由于B光线路径的第三次反射的反射角很大，因此在第三次反射的反射率较高，D光线路径在表面反射四次。因为每反射一次会增加一次光线折射进入表面结构的机会，从而减少表面的反射率。根据光的反射定律，可以得出图2所示的图1中的A、B、C、D四种光线路径的反射率随着波长的变化情况，可以明显地看出，四次反射光线路径D具有非常低的反射率，而二次反射光线路径A具有较高的反射率，另外，三次反射光线路径B的反射率高于另一个三次反射光线路径C的反射率，这是因为光线路径B的第三次反射的反射率高于光线路径C的第三次反射的反射率。基于此，本专利技术人想到设计一种表面结构，使得太阳光在该表面结构上的光线路径中，C、D两种光线路径，尤其是D光线路径占的比例较高，这样就能大大降低表面结构的反射率，从而提高太阳能电池的效率。本专利技术提供一种减反射表面结构，其包括规则的倒金字塔结构，该规则的倒金字塔结构包括多个彼此平行的倒金字塔链，所谓倒金字塔链，就是指多个倒金字塔结构彼此连接形成的结构，每个倒金字塔链中，相邻的倒金字塔结构单元沿着倒金字塔结构单元的方形顶面的对角线方向彼此重叠。参见图3-图5，图3示意性地示出两个未重叠的倒金字塔结构单元的顶面示意图和根据本专利技术的两个彼此重叠的倒金字塔结构单元的顶面示意图；图4示意性地示出根据本专利技术实施例的倒金字塔链的顶面示意图；图5示意性地示出根据本专利技术实施例的规则倒金字塔结构的顶面示意图。具体地，图3左图中单个倒金字塔结构单元的方形顶面的边长为2μm，图3右图中两个倒金字塔结构单元以及图4和5中两个相邻的倒金字塔结构单元的方形顶面彼此重叠的区域为边长0.8μm的正方形，因此，重叠区域的面积与单个倒金字塔结构单元顶面面积的比为0.16。每个倒金字塔结构的深度为1.414μm。当顶面彼此重叠的时候，纵深方向随着重叠区域的增加而逐渐开始重叠，未重叠区域还彼此独立存在，其也可以理解为两个倒金字塔切掉了一个角，然后两个倒金字塔拼接起来的结构，参见图6所示的两个倒金字塔拼接的立体示意图。为了体现本专利技术的效果，本专利技术人根据麦克斯韦方程组，计算出现有技术的几种表面结构与本专利技术的表面结构的反射情况和反射率并对其进行比较，见下表1，为了简单起见，本专利技术的减反射表面结构被称为“水晶状倒金字塔结构”。表1ABCDR规则正金字塔结构88.89％11.11％0％0％13.926％随机正金字塔结构68.33％3.24％22.34％6.07％11.362％规则倒金字塔结构59.26％0.74％40％0％10.727％水晶状倒金字塔结构58.23％0.71％30.66％10.4％10.11％表1中A、B、C、D分别表示图1中A、B、C、D四种光线路径的占比，R表示反射率。规则正金字塔结构有88.89％的路径A，因此平均反射率有13.926％。随机正金字塔结构降低了A路径比例，提高了C和D路径比例，将反射率降到了11.362％。规则倒金字塔结构A路径所占比例最低，虽然没有D路径，但是C路径所占比例有40％，反射率也能够达到10.727％。由于倒金字塔结构的形成是由于在刻蚀过程中，(111)和(100)晶面刻蚀速度的差异造成的，因此倒金字塔的四个面为(111)晶面，该结构的每个面之间的夹角已经被固定，因此二次反射率的比例很难再降低。为想进一步降低反射率，主要是通过将三次反射的区域转化为四次反射的区域。本专利技术实施例的水晶状倒金字塔结构的A路径所占比例降低到58.23％，低于规则倒金字塔的59.26％，同时，D路径所占比例达到10.4％，从而导致平均反射率降低到10.11％。图7示出不同表面结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减反射表面结构，包括多个平行的倒金字塔链，其中，每个倒金字塔链中彼此相邻的两个倒金字塔结构单元相互重叠。

【技术特征摘要】
1.一种减反射表面结构，包括多个平行的倒金字塔链，其中，每个倒金字塔链中彼此相邻的两个倒金字塔结构单元相互重叠。2.根据权利要求1所述的减反射表面结构，其中，所述倒金字塔链之间的间距为零。3.根据权利要求1所述的减反射表面结构，其中，彼此相邻的两个倒金字塔结构单元沿着所述倒金字塔结构单元的顶面的对角线方向重叠。4.根据权利要求3所述的减反射表面结构，其中，重叠区域的面积与单个倒金字塔结构单元顶面面积的比为0.04到0.36。5.根据权利要求4所述的减反射表面结构，其中，重叠区域的面积与单个倒金字塔结构单元顶面面积的比为0.16。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈全胜，刘尧平，陈伟，吴俊桃，赵燕，王燕，杜小龙，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11