專利名稱：新型多晶硅制絨工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及多晶硅制絨工藝，更具體的說是結(jié)合電化學(xué)刻蝕方法與化學(xué)腐蝕方法的特點(diǎn)，制備出具有低反射率，且與太陽能電池后續(xù)工藝相適應(yīng)的多晶硅絨面
背景技術(shù)：
眾所周知，利用太陽能有許多優(yōu)點(diǎn)，光伏發(fā)電將為人類提供主要的能源，但目前來講，要使太陽能發(fā)電具有較大的市場，被廣大的消費(fèi)者接受，提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本應(yīng)該是我們追求的最大目標(biāo)。多晶硅太陽電池在光伏太陽電池中最具代表性，具備光電轉(zhuǎn)換效率高、成本低、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。多晶硅太陽電池發(fā)電能否取代化石等常規(guī)能源，關(guān)鍵在于其成本能否下降到可與常規(guī)能源相競爭。多晶硅太陽電池降低成本的有效途徑之一是提高其光電轉(zhuǎn)換效率。目前，提高多晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法很多，其中降低光在太陽電池表面反射損失是提高光電轉(zhuǎn)換效率的重要方法之一。本專利結(jié)合電化學(xué)腐蝕方法和化學(xué)酸腐蝕方法特點(diǎn)，制備高性能的多晶硅絨面， 提高太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
在多晶硅太陽能電池的制造工藝中，制絨工藝是一個特別重要的環(huán)節(jié)，既需要清除硅晶片表面的損傷，同時還需要降低多晶硅表面反射率。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的一、P型多晶硅片經(jīng)過清洗后，采用40%的氫氟酸與 99. 7%的無水乙醇的混合液，將多晶硅片放置于不同配比的腐蝕溶液中，通過電化學(xué)工作站控制電流密度，或工作電位，或恒定電位，或脈沖電流，或脈沖電位。在不同腐蝕時間、不同腐蝕溫度條件下刻蝕多晶硅片表面，用去離子水反復(fù)洗凈。二、采用化學(xué)腐蝕法對刻蝕后的多晶硅片表面進(jìn)行二次處理，得到高性能的多晶硅絨面。將刻蝕后的多晶硅片在化學(xué)酸腐蝕溶液或堿腐蝕溶液中進(jìn)行二次處理，去除多晶硅表面的疏松多孔結(jié)構(gòu)，最后用去離子水反復(fù)洗凈多晶硅片，制備出低反射率的多晶硅片的絨面。三，通過上述方法，制備的多晶硅絨面質(zhì)量可控，反射率低，可以提高多晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。該工藝具有穩(wěn)定性好，制造成本低等特點(diǎn)。所制備的多晶硅片絨面的方法，通過如下步驟實(shí)現(xiàn)一、首先將ρ型多晶硅片放置于體積為H2SO4 H2O2 = 3 1清洗液中，在室溫條件浸泡至不起反應(yīng)為止，用以除去表面的有機(jī)污染物，然后用二次去離子水沖洗干凈，浸泡于20% HF溶液中一定時間去除表面氧化層，再分別用丙酮和乙醇進(jìn)行超聲波清洗以清除表面殘留的雜質(zhì)，最后用二次去離子水清洗干凈。二、將清洗干凈的硅片放入盛有腐蝕液的電解池內(nèi)對硅片進(jìn)行電化學(xué)刻蝕，腐蝕溶液為 HF-C2H5OH,或 HF-C2H5OH-H2O2，或 HF-C2H5OH-CrO3,或 HF-C2H5OH-HNO3 混合溶液，通過改變電流密度和刻蝕時間制備不同表面結(jié)構(gòu)的多晶硅。三 、將刻蝕后的硅片進(jìn)行化學(xué)酸腐蝕，化學(xué)酸腐蝕液為HF-H2O2，或HF-CrO3,或 HF-HNO3混合溶液，其中H202、Cr03> HNO3是強(qiáng)氧化劑，HF酸是絡(luò)合劑，其中強(qiáng)氧化劑給硅表面提供空穴，打破了硅表面的Si-H鍵，使硅氧化為SiO2，然后HF酸溶解SiO2,生成溶于水絡(luò)合物H2Si06。通過添加少量NH4NO3和NaNO2調(diào)節(jié)腐蝕速度，控制多晶硅表面腐蝕形貌，減少光反射，增強(qiáng)光吸收。


圖1為多晶硅電化學(xué)腐蝕裝置圖2為多晶硅腐蝕后絨面掃描電鏡形貌
具體實(shí)施例方式首先將多晶硅片在氟化物溶液或堿性溶液中進(jìn)行電化學(xué)刻蝕，然后采用化學(xué)腐蝕法對刻蝕后的多晶硅片表面進(jìn)行二次處理，去除多晶硅表面疏松多孔結(jié)構(gòu)，制備出適合多晶硅太陽能電池后續(xù)工藝的多晶硅絨面。
具體實(shí)施方式
如下實(shí)例1 一、多晶硅電化學(xué)刻蝕法方法的具體步驟1)首先將電阻率為1.0Ω · cm 3. 0Ω · cm的ρ型多晶硅片依次在體積為H2SO4 H2O2 = 3:1清洗液、20% HF溶液、丙酮和乙醇溶液中清洗，最后用去離子水反復(fù)清洗；2)將清洗干凈的多晶硅片放置于體積為 HF C2H5OH = 1 2 1 1腐蝕溶液的電解池中，將電解池與電化學(xué)工作站連接，通過電化學(xué)工作站控制電流密度為5mA/cm2 30mA/cm2，反應(yīng)溫度為10°C 20°C，刻蝕時間為 30s 600s。其中電化學(xué)工作站采用三電極體系，硅片為工作電極，鉬片為輔助電極，參比電極采用飽和甘汞電極，通過鹽橋與工作電極連接；3)刻蝕后的多晶硅片去離子水反復(fù)清洗干凈。二、采用化學(xué)酸腐蝕法對刻蝕后的多晶硅片表面進(jìn)行二次處理，去除多晶硅表面疏松多孔結(jié)構(gòu)。具體步驟1)在體積為HF-H2O2 = 4 1 2 1腐蝕液，反應(yīng)溫度為5°C 15°C，腐蝕時間為20s 60s，添加少量NH4NO3和NaNO2調(diào)節(jié)腐蝕速度，控制多晶硅表面腐蝕形貌；2)腐蝕后硅片立即用去離子水沖洗，然后用NaOH溶液清洗20s，隨后用1 % HCl 漂洗，去離子水反復(fù)洗凈，制備出反射率低于16%、絨面腐蝕坑深度在2 6微米的多晶硅絨面，滿足制備高效多晶硅太陽電池的絨面且能與目前太陽電池后續(xù)工藝相適應(yīng)的要求。實(shí)例2:一、多晶硅電化學(xué)刻蝕法方法的具體步驟1)首先將電阻率為1.0Ω · cm 3.0 Ω · cm的ρ型多晶硅片置于體積SH2SO4 H2O2 = 3 1清洗液、20 % HF溶液、丙酮和乙醇溶液中清洗，最后用去離子水反復(fù)清洗；2)將清洗干凈的多晶硅片放置于體積為 HF C2H5OH H2O2 = I 2 0. 5 1 1 0. 5腐蝕溶液的電解池中，將電解池與電化學(xué)工作站連接，通過電化學(xué)工作站控制恒定電位為IV 10V，反應(yīng)溫度為10°C 20°C，刻蝕時間為30s 600s。其中電化學(xué)工作站采用三電極體系，硅片為工作電極，鉬片為輔助電極，參比電極采用飽和甘汞電極，通過鹽橋與工作電極連接；3)刻蝕后的多晶硅片去離子水反復(fù)清洗干凈。
二、采用化學(xué)酸腐蝕法對刻蝕后的多晶硅片表面進(jìn)行二次處理，去除多晶硅表面疏松多孔結(jié)構(gòu)。具體步驟1)在體積為HF-HNO3 = 3 1 2 1腐蝕液，反應(yīng)溫度為5°C 15°C，腐蝕時間為IOs 50s，添加少量NH4NO3和NaNO2調(diào)節(jié)腐蝕速度，控制多晶硅表面腐蝕形貌；2)腐蝕后硅片立即用去離子水沖洗，然后用NaOH溶液清洗20s，隨后用1 % HCl 漂洗，去離子水反復(fù)洗凈，制備出反射率低于16%、絨面腐蝕坑深度在2 6微米的多晶硅絨面，滿足制備高效多晶硅太陽電池的絨面且能與目前太陽電池后續(xù)工藝相適應(yīng)的要求。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是新型多晶硅制絨工藝，結(jié)合了電化學(xué)腐蝕法和化學(xué)酸腐蝕法腐蝕優(yōu)點(diǎn)，降低多晶硅絨面反射率，提高多晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
2.如專利權(quán)利要求書1所述的新型多晶硅制絨工藝，其特征是采用電化學(xué)腐蝕法對多晶硅進(jìn)行刻蝕，然后采用化學(xué)酸腐蝕法進(jìn)行二次腐蝕后處理。
3.如專利權(quán)利要求書1或2所述的新型多晶硅制絨工藝，其特征是采用電化學(xué)工作站為電化學(xué)腐蝕系統(tǒng)提供恒定電流，或恒定電位，或脈沖電流，或脈沖電位。
4.如專利權(quán)利要求書1或2所述的新型多晶硅制絨工藝，其特征是電化學(xué)腐蝕溶液為 HF-C2H5OH,或 HF-C2H5OH-H2O2，或 HF-C2H5OH-CrO3,或 HF-C2H5OH-HNO3 混合溶液。
5.如專利權(quán)利要求書1或2所述的新型多晶硅制絨工藝，其特征是化學(xué)酸腐蝕液為 HF-H2O2，或HF-CrO3,或HF-HNO3混合溶液，加入少量NH4NO3和NaNO2增強(qiáng)溶液穩(wěn)定性的作用， 調(diào)節(jié)腐蝕速度，控制多晶硅表面腐蝕形貌。
全文摘要
本發(fā)明為新型多晶硅制絨工藝，結(jié)合了電化學(xué)腐蝕和化學(xué)酸腐蝕制絨特點(diǎn)。首先采用電化學(xué)腐蝕法對多晶硅進(jìn)行刻蝕，然后采用化學(xué)酸腐蝕法進(jìn)行二次腐蝕。不僅能夠克服化學(xué)酸腐蝕過程中腐蝕速度不易控制等問題，同時也能解決電化學(xué)腐蝕法中腐蝕不均勻等問題。本發(fā)明新型多晶硅制絨工藝具有高的穩(wěn)定性，制備的多晶硅太陽能電池具有低的反射率及高的光電轉(zhuǎn)化效率，具有比較好的開發(fā)價值。
文檔編號H01L31/18GK102254992SQ20111018546
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者李清華, 李 禾, 王應(yīng)民, 程澤秀 申請人:南昌航空大學(xué)