晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法，其采用喷砂设备先在硅片表面形成微米级麻面层，而后在微米级麻面层表面进一步制造纳米级麻面层，而后通过蚀刻工艺最终形成纳米级麻面层完全去浊后光滑透光，微米级麻面层去蚀工序后仍留有低反射的半透明浊度层的复合绒面结构。其工艺过程简单，微米麻面层以及纳米麻面层的深度稳定可控、成型精度高，形成的微纳浊透复合结构不但增大了太阳能电池片晶体硅的受光的面积，并且受光照角度影响小，能接受的斜光束大，无论是晨阳还是夕阳的微弱阳光均能有效响应，制得的太阳能电池片可水平摆放，细微的纳米级透亮的浅坑十分利于吸收微弱的反射光，全方位提高了红橙弱光利用率。

【技术实现步骤摘要】
晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法及其应用
本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法及其应用。
技术介绍
随着发展中国家能源消费的崛起，现有化石能源逐渐枯竭，寻求可再生能源已成为各国的共识，可再生能源包含太阳能、风能、水能等。其中的太阳能因其分布广泛，随处可用，因此备受各国关注。开发太阳能电池的关键问题在于提高转换效率和降低成本，对于硅系太阳能电池，1997年美国哈佛大学的Eric.Mazur等人用飞秒激光脉冲在SF6和Cl2气体环境下反复照射硅片表面时，产生一种圆锥形的尖峰状阵列结构，具有这种结构的硅片肉眼观察呈现黑色，故叫“黑硅”。黑硅因其独特的陷光结构能大幅度降低晶硅电池的反射率，引起了各方重视，各国竞相开发新的电池片绒面制备工艺，先后开发出了尖峰形、金字塔形（如图1所示）、倒金字塔形、虫洞型等各种绒面结构和制备技术。目前主流的黑硅制备工艺为干法制绒的离子反应法（ReactiveIonEtching,RIE）及湿法制绒的金属催化化学腐蚀法（MetalCatalyzedChemicalEtching,MCCE）。干法黑硅与湿法黑硅的差别在于：1）干法黑硅属于单面制备，湿法为两面制备；2）干法黑硅受设备参数影响较大，硬件设备投资高；3）湿法黑硅受硅片质量及工艺条件影响较大。具体地，湿法黑硅反应过程会消耗大量的重金属Ag，残留过多的金属粒子会增加后续清洗工作的负担，且清洗不干净将会导致表面成为载流子复合中心，电池片效率下降。但无论是试验室技术还是量产技术，都在片面追求降低硅片的表层反射率，目前的绒面微观结构均存在绒面浊度高介质层不透明、绒底太深，绒峰太高、坑底坑洞太深遂，以上微结构虽然成功降低了反射率，但也造成难以对阳光进行全方位全表层吸收，发电时间短、光电转换效率低的缺陷，而且吸收到的光生载流子复合损失大，难以流到银浆电极；尖峰或金字塔型绒面还造成制备绒面时硅片需要耗料多，难以继续降低厚度；而且上述结构的硅片加工难度大容易破碎，更大的缺陷为朝阳或夕阳的可见光难以照到这些绒面结构的背面或坑底，在组件安装时面对阳光需要有倾斜角，但倾斜角大了，组件风压大，很容易被大风摧毁。近几年，黑硅研究领域出现在原有金字塔等已成型的微米结构上再制作纳米结构的复合绒面结构，其一定程度上会增加红色光的吸收，减少光反射，但只要金字塔或虫洞型结构没有改变，朝阳、夕阳时金字塔背面和洞底依然照不到阳光，金字塔底和虫洞底会产生光生载流子复合损失的结构缺陷也不会改变。鉴于目前硅片绒面结构的缺陷，市场需要阳光利用率更高且可以水平安装、抗风能力强的硅系太阳能发电产品。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法。实现本专利技术目的一的技术方案是：一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法，其包括以下步骤：S1:将平均粒径为10～40微米的砂粒和水充分搅拌混合形成微米级水砂混合物，而后利用高压水砂喷枪将微米级水砂混合物均匀地喷射至硅片表面直至硅片表面形成微米级麻面层；S2:将平均粒径为1～2微米的砂粒和水充分搅拌混合形成纳米级的水砂混合物，而后利用高压水砂喷枪将纳米级的水砂混合物均匀地喷射至步骤S1得到的硅片表面，在微米级麻面层表面形成纳米级麻面层；S3:将喷砂完毕的硅片放入蚀刻液内蚀刻得到微纳浊透复合绒面制品，所述蚀刻液为可腐蚀硅片的碱液或混酸蚀刻液，蚀刻液的浓度以及蚀刻时间以由步骤S2得到的硅片表面呈现凹凸起伏、浊透相间状态为准。进一步地，所述步骤S3为中所述蚀刻液为氢氟酸与硝酸混合液，所述氢氟酸物质的量浓度为1.0mol/L～1.4mol/L，所述硝酸物质的量浓度为11mol/L～15mol/L，蚀刻时间为35～80min，蚀刻温度为5～15℃。本专利技术目的一实现的制绒工艺采用喷砂设备先在硅片表面形成微米级麻面层，这一过程同时消除了金钢砂锯齿条痕，而后在微米级麻面层表面进一步制造纳米级麻面层，最后结合蚀刻工艺对复合微纳层进行去浊，最终形成纳米级麻面层完全去浊后光滑透光，微米级麻面层去蚀工序后仍留有低反射的半透明浊度层的微纳浊透复合绒面结构，这种浅坑型的微纳复合绒面，能够将长波和短波的阳光漫反射至坑内的四面八方，射向密集的纳米透亮坑，这种微纳复合光陷井结构增大了受光的面积；同时纳米坑的粗糙面变光滑面，受光的面积越大光伏效应越大，粗糙度越低，散射光越小，光的反射和折射越强。其工艺过程简单，制备过程不使用任何重金属离子，易于清洗，微米麻面层以及纳米麻面层的深度稳定可控、成型精度高，绒面细而均匀，消除了色差、花篮印、发白等传统晶硅绒面缺陷，为优于传统干、湿法制绒的、适于量产的低成本新型制绒工艺。本专利技术的目的之二在于提供一种太阳能电池片，其包括晶硅片，所述晶硅片的正面具有凹凸起伏、浊透相间微纳浊透复合绒面层，所述微纳浊透复合绒面层由专利技术目的一所述的晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法制得。进一步地，所述晶硅片的背面具有喷砂工艺制得的纳米级陷光绒面层。双玻双面太阳能电池因其背面没有直射阳光，多为较弱的折射反射阳光，纳米级陷光绒面对弱光更为敏感，可以使太阳能电池片的背面更加充分地吸收微弱的可见光，增加太阳能电池片背面的光电转换效率。传统湿法蚀刻得到的金字塔型绒面结构，面对朝阳和夕阳时，仅有塔面的前端可以接受到阳光，背面和侧面因阳光照不到，仅在正午前后强烈的阳光正面直射入金字塔时光电转换效率才能达到最佳。本专利技术目的二实现的太阳能电池片，其在微米级绒面上利用喷砂工艺嵌套纳米级绒面层形成的微纳浊透复合绒面受光面积大，其中光滑透亮的纳米级凹凸面可以有效吸收长波，降低了杂散光，光线折射入PN结材料的同时增强了反射光，形成足够能量的反射光再次进入PN结材料形成增加的光伏效应；微米级凹凸面的低反射表面使折射光路延长，由于凹凸面的凹坑深度浅，其使用时受光照角度影响小，能接受的斜光束大，无论是晨阳还是夕阳的微弱阳光均能有效响应，并且利于阳光照射后产生的光生载流子顺利流向银浆电极，在保证较低反射率的同时提高了光利用率，进而有效提高了量子效率。本专利技术目的之三在于提供一种太阳能电池片的制备工艺，其包括以下步骤：S1:将平均粒径为10～40微米的砂粒和水充分搅拌混合形成微米级水砂混合物，而后均匀地移动高压水砂喷枪，将微米级水砂混合物均匀地喷射至晶硅片的正面至正面形成微米级麻面层；S2:将平均粒径为1～2微米的砂粒和水充分搅拌混合形成纳米级的水砂混合物，而后均匀地移动高压水砂喷枪，将该水砂混合物均匀地喷射至步骤S1得到的晶硅片的正面，在微米麻面层表面形成纳米级麻面层；S3:将经步骤S2得到的晶硅片送入扩散炉进行扩散制结；S4:将经步骤S3得到的晶硅片进行清洗以去除杂质；S5:将经步骤S4清洗后的晶硅片放入蚀刻液内蚀刻，所述蚀刻液为可腐蚀硅片的碱液或混酸蚀刻液，蚀刻液的浓度以及蚀刻时间以硅片表面呈现凹凸起伏、浊透相间状态为准。进一步地，在步骤S2与步骤S3之间增加步骤S6：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：/nS1: 将平均粒径为 10～40微米的砂粒和水充分搅拌混合形成微米级水砂混合物，而后利用高压水砂喷枪将微米级水砂混合物均匀地喷射至硅片表面直至硅片表面形成微米级麻面层；/nS2: 将平均粒径为1～2微米的砂粒和水充分搅拌混合形成纳米级的水砂混合物，而后利用高压水砂喷枪将纳米级的水砂混合物均匀地喷射至步骤S1得到的硅片表面，在微米级麻面层表面形成纳米级麻面层；/nS3: 将喷砂完毕的硅片放入蚀刻液内蚀刻得到微纳浊透复合绒面制品，所述蚀刻液为可腐蚀硅片的碱液或混酸蚀刻液，蚀刻液的浓度以及蚀刻时间以由步骤S2得到的硅片表面呈现凹凸起伏、浊透相间状态为准。/n

【技术特征摘要】
20190308 CN 20191017725771.一种晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1:将平均粒径为10～40微米的砂粒和水充分搅拌混合形成微米级水砂混合物，而后利用高压水砂喷枪将微米级水砂混合物均匀地喷射至硅片表面直至硅片表面形成微米级麻面层；
S2:将平均粒径为1～2微米的砂粒和水充分搅拌混合形成纳米级的水砂混合物，而后利用高压水砂喷枪将纳米级的水砂混合物均匀地喷射至步骤S1得到的硅片表面，在微米级麻面层表面形成纳米级麻面层；
S3:将喷砂完毕的硅片放入蚀刻液内蚀刻得到微纳浊透复合绒面制品，所述蚀刻液为可腐蚀硅片的碱液或混酸蚀刻液，蚀刻液的浓度以及蚀刻时间以由步骤S2得到的硅片表面呈现凹凸起伏、浊透相间状态为准。


2.根据权利要求1所述逇晶硅片微纳浊透复合绒面的制备方法，其特征在于：所述步骤S3为中所述蚀刻液为氢氟酸与硝酸混合液，所述氢氟酸物质的量浓度为1.0mol/L～1.4mol/L，所述硝酸物质的量浓度为11mol/L～15mol/L，蚀刻时间为35～80min，蚀刻温度为5～15℃。


3.一种太阳能电池片，其包括晶硅片，其特征在于：所述晶硅片的正面具有凹凸起伏、浊透相间的微纳浊透...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢璋，邱仲财，祖基才，黄双枝，
申请(专利权)人：欧浦登顺昌光学有限公司，欧浦登福州光学有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35