全液相兩步法金屬輔助化學(xué)刻蝕制備多晶黑硅太陽能電池.pdf

1、近幾年,黑硅作為一種具備納米陷光結(jié)構(gòu)的新型半導(dǎo)體光電材料,由于其在可見——紅外波段反射率極低,能夠有效的提高電池片的轉(zhuǎn)化效率,因而受到了人們的極大關(guān)注。制備黑硅的方法很多,其中金屬輔助化學(xué)刻蝕法由于所需設(shè)備簡單、成本低、易于整合到目前太陽能電池生產(chǎn)工序中而備受人們青睞。目前已有許多小組在從事金屬輔助化學(xué)刻蝕方法的研究,也取得了一定的成果,但大多都采用一步法進(jìn)行實驗。而一步法制黑硅存在兩方面的缺點:一方面,反應(yīng)過程消耗大量的重金屬Ag;另

2、一方面,殘留過多的金屬粒子增加了后續(xù)清洗工作的負(fù)擔(dān)。
　　本文研發(fā)的全液相兩步法不僅可以與產(chǎn)線上現(xiàn)有制絨工藝很好的兼容,而且可以有效的解決一步法制黑硅的兩大弊端,這在很大程度上節(jié)約了生產(chǎn)成本,也簡化了產(chǎn)線上的工藝步驟,所以研究兩步法制黑硅具有重要的實踐意義。
　　首先,兩步法制黑硅(TSM)是指應(yīng)用控制變量法先將制絨過的硅片先放到硝酸銀(催化劑)溶液中反應(yīng)一定時間,再放入適當(dāng)體積比的氫氟酸(刻蝕劑)和過氧化氫(氧化劑)混合溶

3、液中反應(yīng)一段時間,制備出具有納米陷光的絨面結(jié)構(gòu),即黑硅結(jié)構(gòu)。本文主要研究了三種溶液濃度以及反應(yīng)時間下的硅片絨面形貌,選用掃描電子顯微鏡(SEM)和光學(xué)顯微鏡(OM)對其進(jìn)行了表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn):不同的溶液濃度和反應(yīng)時間會得到納米線狀和孔洞狀兩種完全不同的結(jié)構(gòu)。
　　其次,本文通過SEM、EDX和粒徑分析軟件對兩步法與一步法制黑硅中Ag顆粒進(jìn)行了表征,結(jié)果發(fā)現(xiàn):兩步法消耗非常少的重金屬,而且金屬粒子分布很均勻,顆粒大小也有一定的規(guī)律性。

4、因為兩步法反應(yīng)消耗很少Ag,后續(xù)可以很徹底的將殘余的金屬粒子去除干凈,避免了電池片表面金屬殘余導(dǎo)致的復(fù)合。
　　最后,從結(jié)構(gòu)上來看兩步法制黑硅相當(dāng)于在原來微米結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上又生長了一種納米結(jié)構(gòu),即形成了一種微納復(fù)合結(jié)構(gòu),這樣就使得硅片的反射率由原來的25％左右降低到5％左右甚至更低。選用標(biāo)準(zhǔn)8度角絨面積分式反射儀(D8反射儀)對黑硅的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征,并發(fā)現(xiàn)確實能夠獲得極低的反射率。然而,這種具有極低反射率的黑硅卻有很深的結(jié)構(gòu),即

5、很大的比表面積,會大大增加表面載流子復(fù)合中心數(shù)量,導(dǎo)致電池片的轉(zhuǎn)換效率下降。所以,我們在制完黑硅之后加了一步剝離修正,通過參數(shù)的調(diào)控可以將納米陷光結(jié)構(gòu)的深度控制在理想的范圍內(nèi)。本文將兩步法制完的多晶黑硅電池在蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司做了流片分析,流片數(shù)據(jù)表明該類電池的平均效率為18.05％,高于產(chǎn)線17.52％的平均值。
　　綜上所述,我們在實驗室和產(chǎn)線上證實了全液相兩步法金屬輔助化學(xué)刻蝕制備黑硅太陽能電池的可行性,并且與一