專利名稱：太陽(yáng)能電池絨面的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，屬于太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池為一半導(dǎo)體組件，它能夠?qū)⑻?yáng)光轉(zhuǎn)為電能，因此太陽(yáng)能電池的效率 將與太陽(yáng)能表面的吸光情形息息相關(guān)。在晶體硅太陽(yáng)能電池的制作工藝中，通常采用在太 陽(yáng)能電池接受光能的一面(受光面)制備絨面的方式來(lái)降低受光面對(duì)陽(yáng)光的反射，以此增 加照射光在晶體硅表面的反射次數(shù)，提高對(duì)光的吸收效率，從而達(dá)到更高轉(zhuǎn)換效率的目的。目前的太陽(yáng)能電池絨面主要采用濕式化學(xué)蝕刻的方式制備，S卩，對(duì)于晶向分布均 勻的單晶硅采用堿液對(duì)硅片表面進(jìn)行腐蝕，對(duì)于晶向雜亂的多晶硅采用酸液對(duì)硅片表面進(jìn) 行腐蝕。然而，采用濕式化學(xué)蝕刻的方式所形成的絨面的大小和形狀為隨機(jī)分布，不能達(dá)到 最佳的減反射效果，反射率在10% -25%左右。若要更進(jìn)一步降低吸光面的反射則必須采 用非直接蝕刻，其方法有采用半導(dǎo)體黃光顯影工藝及激光蝕刻等方法。雖然這些方法可更 進(jìn)一步將吸光面的反射率降低，但是成本偏高，效率低，故目前仍未于太陽(yáng)能電池制造中采 用。CN 10359701 A公開(kāi)了一種基于納米壓印技術(shù)制備晶硅太陽(yáng)電池局域背接觸的方 法，其側(cè)重點(diǎn)在于在太陽(yáng)能電池的背面(受光面相對(duì)的那一面)通過(guò)納米壓印技術(shù)形成接 觸電極，以構(gòu)成所需的電路。該現(xiàn)有技術(shù)同樣還對(duì)納米壓印技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)描述。另外，羅 康等人在《電子工藝技術(shù)》第30卷第5期(2009年9月)的文章“納米壓印技術(shù)進(jìn)展及應(yīng) 用”中對(duì)納米壓印技術(shù)進(jìn)行了介紹，詳細(xì)說(shuō)明了該技術(shù)在集成電路領(lǐng)域的發(fā)展情況。通過(guò)上述現(xiàn)有技術(shù)的介紹，可以發(fā)現(xiàn)，納米壓印技術(shù)業(yè)已相當(dāng)成熟，但是，該技術(shù) 主要應(yīng)用于集成電路或者太陽(yáng)能技術(shù)中電路的制造中。而對(duì)于太陽(yáng)能電池受光面一側(cè)的絨 面的制備，尚無(wú)任何技術(shù)提及采用納米壓印技術(shù)進(jìn)行處理，尤其是納米壓印技術(shù)對(duì)于太陽(yáng) 能電池絨面的反射率的降低沒(méi)有任何預(yù)見(jiàn)，基于此，本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了一種利用納米 壓印技術(shù)制備太陽(yáng)能電池絨面的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，以減少 或避免前面所提到的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提出了一種太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其創(chuàng)造性的采用納米 壓印技術(shù)在太陽(yáng)能電池的受光面形成規(guī)則大小和形狀的溝槽，以此獲得最佳的反射率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其中，所述 太陽(yáng)能電池絨面形成于太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)的表面，所述制備方法包括如下步 驟A、制備用于納米壓印的圖案模板，所述圖案模板上具有由多個(gè)間隔分布的溝槽和 突出面所形成的圖案；
B、對(duì)所述太陽(yáng)能電池硅片進(jìn)行預(yù)清洗和去除損傷層；C、在所述圖案模板的所述圖案的突出面上形成一層掩膜，然后通過(guò)納米壓印技術(shù) 將所述掩膜壓印到所述太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)的表面上；D、對(duì)所述太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)未覆蓋所述掩膜的表面進(jìn)行蝕刻；E、去除所述掩膜，在所述太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)的表面形成規(guī)則的絨面結(jié) 構(gòu)。優(yōu)選地，所述多個(gè)溝槽相互平行。優(yōu)選地，所述溝槽包括多個(gè)相互平行的第一溝槽和多個(gè)相互平行的第二溝槽，所 述第一溝槽和所述第二溝槽的夾角為5-90度。優(yōu)選地，所述相互平行的多個(gè)溝槽之間的中點(diǎn)間距為50-500納米。優(yōu)選地，所述溝槽的寬度為50-500納米。優(yōu)選地，所述步驟C中的納米壓印技術(shù)為熱塑納米壓印技術(shù)、紫外固化納米壓印 技術(shù)或微接觸納米壓印技術(shù)。優(yōu)選地，所述步驟A中的所述圖案模板采用普通光刻，紫外光刻或電子束直寫(xiě)的 方式制備。優(yōu)選地，所述步驟D中，采用濕式化學(xué)蝕刻或等離子體蝕刻的方法進(jìn)行蝕刻。優(yōu)選地，所述濕式化學(xué)蝕刻中，堿溶液體系采用氫氧化鉀與異丙醇的混合物，氫氧 化鉀的質(zhì)量百分比2% -30%之間，反應(yīng)溫度15-100°C，反應(yīng)時(shí)間1-15分鐘；酸溶液體系采 用氫氟酸硝酸的混合物，HF HNO3 H2O的體積百分比例10 1 2. 75到1 10 3之間， 反應(yīng)溫度5-10°C，反應(yīng)時(shí)間10秒到3分鐘；所述等離子體蝕刻中，采用HBr (10-150sCCm流 量標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘)+Cl2 (100-300sccm)的刻蝕氣體，壓力100-1000毫托，射頻功率150-450 瓦，反應(yīng)時(shí)間3-8分鐘。優(yōu)選地，所述步驟D中，采用氫氟酸去除所述掩膜。本發(fā)明采用納米壓印的方式，在制絨工藝開(kāi)始前，將預(yù)先制備好的圖案模板上的 掩模材料以壓印的方式轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)能電池硅片表面，形成制絨工藝的掩模層，隨后可使用 濕法刻蝕或等離子刻蝕的方法進(jìn)行制絨，這樣可以更好的控制絨面的大小和形狀，達(dá)到優(yōu) 化反射率的效果，最佳的反射率可以達(dá)到以下。


以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，圖IA顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的圖案模板的橫截面示意圖；圖IB顯示的是在圖案模板上形成一層掩膜的步驟流程；圖IC顯示的是通過(guò)納米壓印技術(shù)將掩膜壓印到太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)的 表面上的步驟流程；圖ID顯示的是掩膜壓印到太陽(yáng)能電池硅片上的情形；圖IE顯示的是對(duì)太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)未覆蓋掩膜的表面進(jìn)行蝕刻的步 驟流程；圖IF顯示的是去除掩膜之后的太陽(yáng)能電池硅片上的絨面示意圖；圖2A-2D分別顯示的是根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)不同實(shí)施例的圖案模板的正面示意圖。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照

本發(fā) 明的具體實(shí)施方式
。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號(hào)?；诒尘凹夹g(shù)中的相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的描述，在本發(fā)明的下述實(shí)施例中，對(duì)于納米壓 印技術(shù)不再詳細(xì)說(shuō)明其原理，以節(jié)約篇幅。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池絨面的制備方法可以參照?qǐng)D 1A-1F的流程進(jìn)行詳細(xì)描述，如圖所示。應(yīng)當(dāng)特別強(qiáng)調(diào)的是，現(xiàn)有技術(shù)中納米壓印技術(shù)都是在太陽(yáng)能電池硅片的受光面相 反的一側(cè)實(shí)施的，其主要目的乃是為了在太陽(yáng)能電池硅片的背面形成各種電路。而本發(fā)明 乃是在太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)形成絨面，其目的在于在太陽(yáng)能電池的受光面形成規(guī) 則大小和形狀的溝槽，以此獲得最佳的反射率。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中所描述的納米壓印技 術(shù)形成電路與本發(fā)明的納米壓印技術(shù)制備絨面是兩個(gè)截然不同的技術(shù)領(lǐng)域，而本發(fā)明通過(guò) 納米壓印技術(shù)降低太陽(yáng)能電池受光面的反射率也是任何現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有描述，且對(duì)于本領(lǐng)域 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是難以預(yù)料的。具體參見(jiàn)圖1A-1F，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法中，所述太陽(yáng)能電池絨面 100形成于太陽(yáng)能電池硅片2的受光面一側(cè)的表面21上，所述制備方法包括如下步驟A、第一步，制備用于納米壓印的圖案模板1，所述圖案模板1上具有由多個(gè)間隔分 布的溝槽11和突出面12所形成的圖案。在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述圖案模板1可以采用 普通光刻，紫外光刻或電子束直寫(xiě)的方式制備，相關(guān)技術(shù)原理及細(xì)節(jié)參見(jiàn)背景技術(shù)部分所 述的現(xiàn)有技術(shù)，在此不一一贅述。其中，圖IA顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的圖案模板1的橫截面示意 圖，從圖中可見(jiàn)，溝槽11和突出面12均勻地間隔分布于圖案模板1的表面。圖2A-2D分別顯示了幾個(gè)不同實(shí)施例的圖案模板1的正面，從圖2A-2B所示的兩 個(gè)實(shí)施例中可見(jiàn)，在圖案模板1的表面可以具有多個(gè)相互平行的溝槽11，相應(yīng)的，間隔設(shè)置 在溝槽11之間的突出面12也是相互平行的。而圖2C-2D所示的兩個(gè)實(shí)施例中，在圖案模 板1的表面可以具有多個(gè)相互平行的第一溝槽Ila以及多個(gè)相互平行的第二溝槽11b，在圖 2C所示的實(shí)施例中，第一溝槽Ila和第二溝槽lib的夾角β為90度，因而突出面12為夾 持在第一溝槽Ila和第二溝槽lib之間的方塊；在圖2D所示的實(shí)施例中，第一溝槽Ila和 第二溝槽lib的夾角β為30度，因而突出面12為夾持在第一溝槽Ila和第二溝槽lib之 間的菱形塊。在本發(fā)明中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，相互平行的第一溝槽Ila和相互平行的第二溝槽 lib的夾角β可以在5-90度之間，當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所述的夾角β指的是 兩條溝槽相交所形成的銳角，例如，當(dāng)兩條溝槽相交時(shí)的夾角β為60度時(shí)，另一個(gè)夾角為 120度，為避免誤解、累贅故而說(shuō)明一下，并作為權(quán)利要求書(shū)中對(duì)于角度范圍限定的具體解 釋。另外，上述實(shí)施例中，所述相互平行的多個(gè)溝槽11(或者11a、lib)之間的中點(diǎn)間 距為50-500納米，所述溝槽11(或者IlaUlb)的寬度為50-500納米。B、第二步，對(duì)所述太陽(yáng)能電池硅片2進(jìn)行預(yù)清洗和去除損傷層。具體來(lái)說(shuō)，可以采 用硫酸雙氧水混合物加氨水雙氧水混合物加鹽酸雙氧水混合物按順序進(jìn)行清洗。
C、第三步，在所述圖案模板1的所述圖案的突出面12上形成一層掩膜3 (圖1B)， 然后通過(guò)納米壓印技術(shù)將所述掩膜3壓印到所述太陽(yáng)能電池硅片2的受光面一側(cè)的表面21 上(圖1C)。其中，圖IB顯示的是在圖案模板1上形成一層掩膜3的步驟流程；圖IC顯示 的是通過(guò)納米壓印技術(shù)將掩膜3壓印到太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)的表面21上的步驟 流程；圖ID顯示的掩膜3壓印到太陽(yáng)能電池硅片上的情形。在本步驟中所采用的納米壓印技術(shù)可以是熱塑納米壓印技術(shù)、紫外固化納米壓印 技術(shù)或微接觸納米壓印技術(shù)等。以使用微接觸納米壓印的方式舉例如下，將圖案模板1沉 浸于具有自組裝分子之溶液，比如乙醇-水-氨水體系中，以TEOS (正硅酸乙酯)作為硅源， 待圖案模板1表面的圖案以物理吸附的方式吸附自組裝分子后，隨后將之接觸壓印至太陽(yáng) 能電池硅片2上，與太陽(yáng)能電池硅片2接觸的部分即可形成二氧化硅的掩膜3。相應(yīng)的，根據(jù)所采用的納米壓印技術(shù)的不同，可以采用不同類型的掩膜3，相關(guān)技 術(shù)原理及細(xì)節(jié)參見(jiàn)背景技術(shù)部分所述的現(xiàn)有技術(shù)，在此不一一贅述。D、第四步，對(duì)所述太陽(yáng)能電池硅片2的受光面一側(cè)未覆蓋所述掩膜3的表面21a 進(jìn)行蝕刻。如圖IE所示，其中顯示的對(duì)太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)未覆蓋掩膜的表面 21a進(jìn)行蝕刻的步驟流程。在本步驟中可以采用濕式化學(xué)蝕刻或等離子體蝕刻的方法進(jìn)行蝕刻。在一個(gè)具體 實(shí)施例中，在所述濕式化學(xué)蝕刻中，堿溶液體系采用氫氧化鉀與異丙醇的混合物，氫氧化鉀 的質(zhì)量百分比2% -30%之間，反應(yīng)溫度15-100°C，反應(yīng)時(shí)間1-15分鐘；酸溶液體系采用氫 氟酸硝酸的混合物，HF HNO3 H2O的體積百分比例10 1 2. 75到1 10 3之間， 反應(yīng)溫度5-10°C，反應(yīng)時(shí)間10秒到3分鐘；所述等離子體蝕刻中，采用流量為10-150sCCm 的HBr (sccm,流量單位，標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘)加100-300sccm的Cl2的刻蝕氣體，壓力100-1000 毫托(1托就是1毫米汞柱，一個(gè)大氣壓是760托)，射頻功率150-450瓦，反應(yīng)時(shí)間3_8分 鐘。E、第五步，去除所述掩膜3，在所述太陽(yáng)能電池硅片2的受光面一側(cè)的表面21形成 規(guī)則的絨面100，如圖IF所示，其中顯示的是去除掩膜之后的太陽(yáng)能電池硅片上的絨面示 意圖。在一個(gè)具體實(shí)施例中，可以采用氫氟酸去除所述掩膜3。本發(fā)明采用納米壓印的方式，在制絨工藝開(kāi)始前，將預(yù)先制備好的圖案模板上的 掩模以壓印的方式轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)能電池硅片表面，形成制絨工藝的微掩模層，隨后可使用濕 法刻蝕或等離子刻蝕的方法進(jìn)行制絨。也就是說(shuō)，本發(fā)明創(chuàng)造性的采用納米壓印技術(shù)在太陽(yáng)能電池的受光面形成規(guī)則大 小和形狀的溝槽，以此獲得最佳的反射率。這樣可以更好的控制絨面的大小和形狀，達(dá)到優(yōu) 化反射率的效果。特別的，為了獲得最佳的反射率，采用納米壓印技術(shù)是基本的；另外，為了獲得更 好的效果，本發(fā)明還提出，可以采用具備多個(gè)間隔分布的溝槽和突出面的圖案模板進(jìn)行壓 印，而且，這些溝槽最好是相互平行設(shè)置；優(yōu)選的，可以設(shè)置多個(gè)相互平行的第一溝槽和多 個(gè)相互平行的第二溝槽，以使這兩種溝槽交叉，分割出均勻細(xì)密的突出面，而且優(yōu)選50-500 納米的溝槽寬度和\或50-500納米的溝槽間隔，從而可以獲得最佳的反射率至以下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是按照多個(gè)實(shí)施例的方式進(jìn)行描述的，但 是并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案。說(shuō)明書(shū)中如此敘述僅僅是為了清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體加以理解，并將各實(shí)施例中所涉及的技術(shù)方案 看作是可以相互組合成不同實(shí)施例的方式來(lái)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍。
以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合， 均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池絨面形成于太陽(yáng)能 電池硅片的受光面一側(cè)的表面，所述制備方法包括如下步驟A、制備用于納米壓印的圖案模板，所述圖案模板上具有由多個(gè)間隔分布的溝槽和突出 面所形成的圖案；B、對(duì)所述太陽(yáng)能電池硅片進(jìn)行預(yù)清洗和去除損傷層；C、在所述圖案模板的所述圖案的突出面上形成一層掩膜，然后通過(guò)納米壓印技術(shù)將所 述掩膜壓印到所述太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)的表面上；D、對(duì)所述太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)未覆蓋所述掩膜的表面進(jìn)行蝕刻；E、去除所述掩膜，在所述太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)的表面形成規(guī)則的絨面結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述多個(gè)溝槽相 互平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述溝槽包括多 個(gè)相互平行的第一溝槽和多個(gè)相互平行的第二溝槽，所述第一溝槽和所述第二溝槽的夾角 為5-90度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述相互平行 的多個(gè)溝槽之間的中點(diǎn)間距為50-500納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述溝槽的寬度 為50-500納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述步驟C中的納 米壓印技術(shù)為熱塑納米壓印技術(shù)、紫外固化納米壓印技術(shù)或微接觸納米壓印技術(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述步驟A中的所 述圖案模板采用普通光刻，紫外光刻或電子束直寫(xiě)的方式制備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述步驟D中，采 用濕式化學(xué)蝕刻或等離子體蝕刻的方法進(jìn)行蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述濕式化學(xué) 蝕刻中，堿溶液體系采用氫氧化鉀與異丙醇的混合物，氫氧化鉀的質(zhì)量百分比2% -30% 之間，反應(yīng)溫度15-100°C，反應(yīng)時(shí)間1-15分鐘；酸溶液體系采用氫氟酸硝酸的混合物， HF HNO3 H2O的體積百分比例10 1 2. 75到1 10 3之間，反應(yīng)溫度5-10°C， 反應(yīng)時(shí)間10秒到3分鐘；所述等離子體蝕刻中，采用HBr(10-150sCCm流量標(biāo)準(zhǔn)毫升/分 鐘)+Cl2(100-300sccm)的刻蝕氣體，壓力100-1000毫托，射頻功率150-450瓦，反應(yīng)時(shí)間 3-8分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，其特征在于，所述步驟D中，采 用氫氟酸去除所述掩膜。
全文摘要
一種太陽(yáng)能電池絨面的制備方法，所述太陽(yáng)能電池絨面形成于太陽(yáng)能電池硅片的受光面一側(cè)的表面，所述制備方法采用納米壓印的方式，在制絨工藝開(kāi)始前，將預(yù)先制備好的圖案模板上的掩模材料以壓印的方式轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)能電池硅片表面，形成制絨工藝的掩模層，隨后可使用濕法刻蝕或等離子刻蝕的方法進(jìn)行制絨。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池絨面的制備方法這樣可以更好的控制絨面的大小和形狀，達(dá)到優(yōu)化反射率的效果，最佳的反射率可以達(dá)到1％以下。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102148292SQ201110068058
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者楊華 申請(qǐng)人:上海采日光伏技術(shù)有限公司