一种单晶硅表面倒金字塔湿法制绒方法技术

本发明专利技术属于新材料与太阳能技术领域，提出了一种单晶硅表面倒金字塔湿法制绒方法，与传统的酸性金属催化腐蚀不同在于，该方法无需使用金属离子，可以在单晶硅的表面制备大面积的微纳米倒金字塔阵列结构，这种倒金字塔结构能够有效的吸收光线，进而改善光伏器件的光反射特性，提高太阳能电池的光电转化效率。本方法制备的微纳米结构倒金字塔阵列具有体积小等优点，且制备工艺简单，成本低廉，安全无污染，可大规模用于太阳能电池的制备。可大规模用于太阳能电池的制备。可大规模用于太阳能电池的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅表面倒金字塔湿法制绒方法


[0001]本专利技术属于新材料与太阳能
，具体涉及一种单晶硅表面倒金字塔湿法制绒方法，还涉及一种晶硅太阳能电池。

技术介绍

[0002]晶体硅湿法化学腐蚀可以实现各种硅微纳米结构的制备，在微电子、微机电系统和光伏行业具有重要地位。在晶体硅上腐蚀出金字塔阵列对光太阳能电池的光电转换效率影响很大。而目前科学界对太阳能电池近半个世纪的研究表面。
[0003]经检索，申请号CN201310562781.9的中国专利，公开了一种单晶硅太阳能电池表面制绒处理方法，该方法制作的单晶硅片太阳能电池光电转换效率较高，稳定性好，用于光伏发电，是较好的选择。其对单晶硅正金字塔阵列制备采用无机碱溶液或有机碱溶液制备。
[0004]申请号，ZL200410017032.9的中国专利，公开了用于硅腐蚀的四甲基氢氧化铵腐蚀液及制备方法，对单晶硅正金字塔阵列制备采用的是四甲基氢氧化铵腐蚀液制备。
[0005]常规的金字塔阵列制备方法仅限于用无机碱溶液或有机碱溶液制备，而利用酸性的氢氟酸溶液无法在硅表面腐蚀出正金字塔阵列。
[0006]因此，提出用金属催化刻蚀与碱腐蚀相结合的方法，在硅表面制备倒金字塔结构。一般采用含铜酸性溶液制备倒金字塔结构。后续铜离子酸性溶液制备倒金字塔结构的方法也逐渐被改进。但是该方法沉积大量的铜，而铜属于深能级杂质，会造成较大的载流子复合，影响光电转换效率，并且废液对环境不友好[参见：Xu H.Y.,et.al.Controllable nanoscale inverted pyramids for highly efficient quasi
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omnidirectional crystalline silicon solar cells，Nanotechnology,2018,29,015403.和Tang Q T,Shen HL,et al.Cu
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assisted chemical etching of bulk c
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Si:A rapid and novel method to obtain 45μm ultrathin flexible c
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Si solar cells with asymmetric front and back light trapping structures[J].Sol Energy 2018；170:263
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72.]。
[0007]上述方法在腐蚀过程中容易在硅表面沉积大量铜纳米颗粒，腐蚀出的倒金字塔尺寸大且表面粗糙，对反射率的降低起不到很好的作用

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种新型单晶硅表面倒金字塔湿法制绒方法，以解决腐蚀过程中容易在硅表面沉积大量金属纳米颗粒，腐蚀出的倒金字塔尺寸大且表面粗糙，对反射率的降低起不到很好的作用的问题。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0010]本专利技术提出的一种单晶硅表面倒金字塔湿法制绒方法，包括以下步骤：
[0011]S1、将表面清洁的晶体硅片放入含有混合处理制剂的容器中，在80℃下反应120
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140分钟即可在硅片表面腐蚀出大面积微纳米倒金字塔绒面；
[0012]S2、将腐蚀后的晶体硅片放入去离子水溶液里面浸泡去掉表面残存的氢氟酸；
[0013]所述混合处理制剂为焦亚硫酸钾和氢氟酸混合溶液或焦亚硫酸钠和氢氟酸混合溶液。
[0014]作为进一步的优选方案，所述S1中的晶体硅片为单晶硅片或类单晶硅片。
[0015]作为进一步的优选方案，所述焦亚硫酸钾浓度为0.1
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1mol/L，氢氟酸浓度为10
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20mol/L。
[0016]作为进一步的优选方案，所述焦亚硫酸钠浓度为0.1
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1mol/L，氢氟酸浓度为10
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20mol/L。
[0017]一种晶硅太阳能电池，包括晶硅基材，所述晶硅基材具有上述的大面积微纳倒金字塔绒面。
[0018]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0019]通过对金属催化刻蚀的改进，研究在氢氟酸酸性溶液制绒方法中具有应用前景的制备单晶硅(N型和P型)表面倒金字塔结构制绒新方法。该方法无金属离子参与化学反应，腐蚀的硅片表面无金属沉积，所腐蚀的微纳米倒金字塔结构宏观均匀，微观表面光滑、缺陷少，因此在太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
[0020]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0021]图1为本专利技术在单晶硅(100)晶面制备的倒金字塔阵列扫描电镜形貌图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0023]本专利技术在氢氟酸溶液实现了硅的各向异性腐蚀，可以在晶体硅(100)表面制备大面积微纳米倒金字塔结构。下面结合实施例对本专利技术做进一步说明：
[0024]实施例1
[0025]将清洗干净的单晶硅片放入盛有0.1mol/L焦亚硫酸钾和10mol/L氢氟酸混合溶液的聚四氟乙烯容器中80℃下反应120分钟，然后将腐蚀后的硅片用去离子水清洗。
[0026]实施例2
[0027]将清洗干净的单晶硅片放入盛有0.3mol/L焦亚硫酸钾和10mol/L氢氟酸混合溶液的聚四氟乙烯容器中80℃下反应120分钟，然后将腐蚀后的硅片用去离子水清洗。
[0028]实施例3
[0029]将清洗干净的单晶硅片放入盛有0.5mol/L焦亚硫酸钾和10mol/L氢氟酸混合溶液的聚四氟乙烯容器中80℃下反应120分钟，然后将腐蚀后的硅片用去离子水清洗。
[0030]实施例4
[0031]将清洗干净的单晶硅片放入盛有0.7mol/L焦亚硫酸钾和10mol/L氢氟酸混合溶液的聚四氟乙烯容器中80℃下反应120分钟，然后将腐蚀后的硅片用去离子水清洗。
[0032]实施例5
[0033]将清洗干净的单晶硅片放入盛有1mol/L焦亚硫酸钾和10mol/L氢氟酸混合溶液的
聚四氟乙烯容器中80℃下反应120分钟，然后将腐蚀后的硅片用去离子水清洗。
[0034]实施例6
[0035]将清洗干净的单晶硅片放入盛有0.1mol/L焦亚硫酸钾和20mol/L氢氟酸混合溶液的聚四氟乙烯容器中80℃下反应120分钟，然后将腐蚀后的硅片用去离子水清洗。
[0036]实施例7
[0037]将清洗干净的单晶硅片放入盛有0.3mol/L焦亚硫酸钾和20mol/L氢氟酸混合溶液的聚四氟乙烯容器中80℃下反应130分钟，然后将腐蚀后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅表面倒金字塔湿法制绒方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将表面清洁的晶体硅片放入含有混合处理制剂的容器中，在80℃下反应120
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140分钟即可在硅片表面腐蚀出大面积微纳米倒金字塔绒面；S2、将腐蚀后的晶体硅片放入去离子水溶液里面浸泡去掉表面残存的氢氟酸；所述混合处理制剂为焦亚硫酸钾和氢氟酸混合溶液或焦亚硫酸钠和氢氟酸混合溶液。2.根据权利要求1所述的一种单晶硅表面倒金字塔湿法制绒方法，其特征在于，所述S1中的晶体硅片为单晶硅片或类单晶硅片。3.根据权利要求1所述的一种单晶硅表面倒金...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍晨亮，
申请(专利权)人：北京师范大学珠海校区，
类型：发明
国别省市：