專利名稱：一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法
技術領域：
本發明涉及晶體硅太陽能電池技術領域，具體涉及一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法。
背景技術：
在太陽能電池應用中，晶體硅太陽能電池是以直拉單晶硅或鑄錠多晶硅通過線切割技術得到的晶體硅片為基底材料，并結合一系列半導體工藝制作而成的太陽能電池片。 未經處理的晶體硅片對太陽光的反射率高達30%以上，大大限制了太陽能電池對太陽光的利用效率，因此晶體硅片表面的絨面制作工藝成為晶體硅太陽能電池制造中必不可少的一
道工序。表面絨面制作是指通過物理或化學的方法使晶體硅片形成凹凸不平的表面的過程。制成的絨面結構可以使入射光在晶體硅片內部進行多次反射，增加入射光在硅片內的光程，進而增加硅片對入射光的有效吸收，提高太陽能電池的短路電流和光電轉換效率。晶體硅太陽能電池的表面制絨工藝主要分為干法制絨和濕法制絨兩大類。干法制絨是指采用機械或等離子體刻蝕等方法得到具有減反射效果的絨面結構，然而該種技術常常需要昂貴的設備且產能有限，因此商業化晶體硅太陽電池的生產大多采用以化學溶液腐蝕制絨為機理的濕法制絨。目前，在單晶硅太陽能電池生產中常常利用強堿溶液對單晶硅的各向異性腐蝕特性制備單晶硅片表面的絨面結構。但是，多晶硅太陽能電池由于晶體取向的無規則性，一般采用氫氟酸(HF)和硝酸(HNO3)的混合溶液腐蝕的方法得到多晶硅片表面的減反射結構。相對干法制絨而言，濕法制絨的產能大，易于大規模生產，但是常規濕法制絨需要消耗大量的化學藥品，會產生大量的需要處理的危險廢液，這些廢液的處理增加了晶體硅太陽能電池的生產成本。另外，多晶硅太陽能電池表面制絨采用了具有揮發性的劇毒化學試劑HF和HNO3,不利于人體健康與環境保護，并且與單晶硅片利用堿腐蝕制絨相比，得到的絨面減反射效果并不很理想。
發明內容
本發明的技術目的是針對目前產業化晶體硅片表面制絨技術的不足，提供一種同時適用于單晶硅片和多晶硅片表面絨面制作的技術途徑，具有工藝簡單，化學原料消耗少、 無劇毒，而且絨面制作效果良好等優點。本發明實現上述技術目的所采用的技術方案為一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，采用霧化技術使堿性溶液霧化成粒徑小于20微米的堿性懸浮液滴；將經過表面損傷層去除處理的晶體硅片進行加熱，然后使堿性懸浮液滴沉積在晶體硅片表面，形成一層離散分布的堿性液滴，該堿性液滴腐蝕其所覆蓋的晶體硅片區域，在晶體硅片表面形成具有減反射特性的絨面結構。所述的霧化技術包括但不限于超聲波霧化、高壓霧化、轉盤霧化和氣體霧化。
所述的堿性溶液優選NaOH或KOH的水溶液，按照質量百分比計，NaOH或KOH的濃度優選為 50%。所述的晶體硅片的加熱溫度優選為70V 100°C。所述的晶體硅片包括單晶硅片和多晶硅片。所述的堿性懸浮液滴沉積在晶體硅片表面的方法有很多，例如，采用噴槍將堿性懸浮液滴吹送至晶體硅片表面；利用風扇使堿性懸浮液滴吹送至晶體硅片表面；或者將晶體硅片放置在耐堿腐蝕的傳送帶上，利用傳送帶以一定的速率勻速經過該霧化區域，使懸浮液滴沉積在晶體硅片表面。為了實現大規模產業化生產，優選采用將晶體硅片放置在耐堿腐蝕的傳送帶上，利用傳送帶以一定的速率勻速經過該霧化區域，使懸浮液滴沉積在晶體硅片表面。與現有技術相比，本發明采用超聲波、高壓等霧化技術使堿性溶液霧化成粒徑小于20微米的懸浮液滴，并不連續、離散分布地沉積在加熱的晶體硅片上表面，使不連續的堿性液滴局部腐蝕晶體硅片后得到具有優良減反射特性的絨面結構，具有如下優點1)不僅適用于單晶硅片的表面絨面制作，而且適用于多晶硅片的表面絨面制作， 并且絨面的減反射效果良好；2)工藝簡單，無需昂貴的設備就能夠實現晶體硅片的表面絨面制作；3)無需采用易揮發的劇毒化學試劑氫氟酸和硝酸，避免了損害人體健康與環境保護的問題；4)大大降低了化學藥品的消耗，并且大大降低了對殘留污染物的處理成本。因此，本發明提供的絨面制作方法簡單易行、成本低廉、絨面效果良好，易于實現大規模工業化生產，對化學原料的消耗遠低于目前產業化采用的制絨工藝中使用的化學藥品的消耗量，在太陽能電池領域具有廣闊的應用前景。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，需要指出的是，以下所述實施例旨在便于對本發明的理解，但不應以此限制本發明的保護范圍。實施例1 (1)單晶硅片用NaOH溶液去除表面損傷層，然后用氮氣吹干；(2)配制質量百分比濃度為40%的NaOH水溶液，采用超聲波霧化技術將該NaOH 溶液進行霧化處理，使NaOH溶液霧化成粒徑小于5 μ m的懸浮小液滴；(3)將經步驟(1)處理的單晶硅片加熱到90°C，然后放置在耐堿腐蝕的傳送帶上， 利用傳送帶以一定的速率勻速經過超聲霧化區域，在單晶硅片表面沉積一層均勻、離散分布的NaOH小液滴，這些NaOH小液滴腐蝕其所覆蓋的晶體硅片區域，經過1分鐘腐蝕后在單晶硅片表面形成絨面結構；(4)清洗、甩干經步驟C3)處理的單晶硅片，然后進行后續的擴散等電池制作工序。實施例2 (1)多晶硅片用NaOH溶液去除表面損傷層，然后用氮氣吹干；(2)配制質量百分比濃度為20%的NaOH水溶液，采用超聲波霧化技術將該NaOH溶液進行霧化處理，使NaOH溶液霧化成粒徑小于10 μ m的懸浮小液滴；(3)將經步驟(1)處理的單晶硅片加熱到70°C，然后放置在耐堿腐蝕的傳送帶上， 利用傳送帶以一定的速率勻速經過超聲霧化區域，在多晶硅片的表面沉積一層均勻、不連續的NaOH小液滴，這些NaOH小液滴腐蝕其所覆蓋的晶體硅片區域，經過2分鐘腐蝕后在多晶硅片表面形成絨面結構；(4)清洗、甩干經步驟C3)處理的多晶硅片，然后進行后續的擴散等電池制作工序。實施例3 (1)單晶硅片用KOH溶液去除表面損傷層，然后用氮氣吹干；(2)配制質量百分比濃度為10%的KOH水溶液，采用高壓霧化技術將該KOH溶液進行霧化處理，使KOH溶液霧化成粒徑小于20 μ m的懸浮小液滴；(3)將經步驟(1)處理的單晶硅片加熱到70°C，采用噴槍將霧化后的KOH小液滴吹送至單晶硅片表面，在單晶硅片表面形成不連續的KOH小液滴，經過5分鐘腐蝕后在單晶硅片表面形成絨面結構；(4)清洗、甩干經步驟C3)處理的單晶硅片，然后進行后續的擴散等電池制作工序。
權利要求
1.一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，其特征是采用霧化技術使堿性溶液霧化成粒徑小于20微米的堿性懸浮液滴；將經過表面損傷層去除處理的晶體硅片進行加熱，然后使所述的堿性懸浮液滴沉積在晶體硅片表面，形成一層離散分布的堿性液滴，所述的堿性液滴腐蝕其所覆蓋的晶體硅片區域，在晶體硅片表面形成具有減反射特性的絨面結構。
2.根據權利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，其特征是所述的晶體硅片包括單晶硅片和多晶硅片。
3.根據權利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，其特征是所述的霧化技術包括超聲波霧化、高壓霧化、轉盤霧化和氣體霧化。
4.根據權利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，其特征是所述的堿性溶液是NaOH的水溶液或者KOH的水溶液。
5.根據權利要求4所述的一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，其特征是所述的 NaOH的質量百分比濃度是 50%，所述的KOH的質量百分比濃度是 50%。
6.根據權利要求1所述的一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，其特征是所述的晶體硅片的加熱溫度為70°C 100°C。
7.根據權利要求1至6中任一權利要求所述的一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，其特征是所述的晶體硅片放置在耐堿腐蝕的傳送帶上，利用傳送帶以一定的速率勻速經過該霧化區域，使懸浮液滴沉積在晶體硅片表面。
全文摘要
本發明公開了一種晶體硅太陽能電池的表面制絨方法，該方法采用霧化技術使堿性溶液霧化成粒徑小于20微米的堿性懸浮液滴；將經過表面損傷層去除處理的晶體硅片進行加熱，然后使所述的堿性懸浮液滴沉積在晶體硅片表面，形成一層離散分布的堿性液滴，所述的堿性液滴腐蝕其所覆蓋的晶體硅片區域，在晶體硅片表面形成具有減反射特性的絨面結構。與現有技術相比，本發明同時適用于單晶硅片和多晶硅片表面的絨面制作，具有制作方法簡單，化學原料無劇毒、消耗少，而且絨面制作效果良好的優點，在太陽能電池領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號H01L31/18GK102299205SQ20111025177
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者萬青, 佘鵬, 竺立強, 龔駿 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所