多晶硅太陽電池的酸腐絨面技術

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1、晶體硅太陽電池及材料．55．iii暑暑置昌皇昌暑；宣暑宣暑i宣iii宣ii宣i暑暑置萱T[]IImrTi暑iiiiiiiiiiii宣摘要關鍵詞1前言多晶硅太陽電池的酸腐絨面技術。劉新民(瀚悅上?；び邢薰?，上海市201108)目前，太陽能光伏市場中多晶硅(mc．Si)太陽電池所占據(jù)的份額是最大的。已經(jīng)出現(xiàn)的mc．Si絨面技術主要有機械刻槽，等離子蝕刻以及激光刻槽和各向同性的酸腐蝕。機械刻槽的絨面方法要求硅片厚度在200lain以上，因為刻槽的深度一般在50¨m的量級上所以它對硅片的厚度要求很高，這樣的技術會增加材料成本。等離子蝕刻制備出絨面的陷光效果是非常好的，但是，它需

2、要相對復雜的處理工序和昂貴的加工系統(tǒng)。在絨面的制作過程中，可能會引入機械應力和損傷，在后處理中形成缺陷。酸腐蝕絨面技術可以比較容易地整合到當前的太陽電池處理工序中，它應用起來基本上是成本最低的，最有可能廣泛應用的mc．Si太陽電池絨面技術。光伏會議；酸蝕刻；多孔硅膜；蝕刻深度。目前，太陽能光伏市場中多晶硅(mc—Si)太陽電池所占據(jù)的份額是最大的。但是，mc．Si太陽電池的效率(13％．16％)總體上沒有單晶硅太陽電池(14％一17％)的高。這主要是由于兩個原因：一方面單晶硅材料本身的有效少數(shù)載流子壽命比mc．Si材料的高；另一方面，單晶硅太陽電池表面的陷光效果要優(yōu)于mc—

3、Si。因為少數(shù)載流子壽命是由于材料本身的特性決定的，當材料選定后就很難改變，所以，要縮小mc—Si太陽電池與單晶硅太陽電池之間效率上的差距，提高mc．Si表面對光的吸收是最有希望的辦法，也就是采用絨面技術(表面織構化)。目前，已經(jīng)出現(xiàn)的mc．Si絨面技術主要有機械刻槽，等離子蝕刻以及激光刻槽和各向同性的酸腐蝕。機械刻槽的絨面方法要求硅片厚度在200pan以上，因為刻槽的深度一般在50lain的量級上所以它對硅片的厚度要求很高，這樣的技術會增加材料成本。等離子蝕刻制備出絨面的陷光效果是非常好的，但是，它需要相對復雜的處理工序和昂貴的加工系統(tǒng)。在絨面的制作過程中，可能會引人機械

4、應力和損傷，在后處理中形成缺陷。酸腐蝕絨面技術可以比較容易地整合到當前的太陽電池處理工序中，它應用起來基本上是成本最低的，最有可能廣泛應用的ITIC．Si太陽電池絨面技術。2酸腐蝕法制備絨面的基本原理硅片在切割過程中表面留有大約10—20pan的鋸后損傷層，對制絨有很大影響，因此在制絨前將其除去。目前廣泛使用的酸腐蝕溶液是以HF．HN03為基礎的水溶液體系，其基理為HN03給硅表面提供空穴，打破了硅表面的Si2H鍵，使Si氧化為Si02，然后HF溶解Si02，并生成絡合物H2SiF6。從而導致硅表面發(fā)生各向同性非均勻性腐蝕，形成的粗糙的多孔硅層，有利于減少光反射，增強光吸收

5、表面，為了控制化學反應的劇烈程度，有時還加入一些其他的化學品。酸對硅的腐蝕速度與晶粒取向無關，因此酸腐蝕又稱為各向同性腐蝕。’通訊作者：劉新民，男，聯(lián)系E-mail：liuxrn06813@sohu．corn．56．第十屆中國太陽能光伏會議論文集3Si+4HN03=3S102+2H20+4NOTSi02+6HF=H2[SiF6]+2H20另外一種基理為酸與硅的反應可以看作局部電化學過程，在反應發(fā)生的地方形成了陽極和陰極，反應的過程中有電流在它們之間流過。陽極是硅的溶解反應，陰極是HN03的消耗反應，陽極、陰極及總的反應可由下式表示：陽極：Si+2H20+nh—+Si02+4

6、H+(4一n)e_—．Si02+6HF—+H2Si6+2H20陰極：HN03+3H—NO+2H20+3h總體的反應式：3si“HN03+18HF_3H2SiF6+4NO+8H20+3(4．n)h+3(4．n)e一其中，11表示分離一個Si原子平均需要的電荷數(shù)量，h表示正電荷或者空穴，e表示電子。通過掃描電鏡照片，可觀察到經(jīng)過腐蝕，在多晶硅的表面形成了大小不等的球形結構，它們使太陽光的光程增加，降低表面反射率，導致光線吸收的增加。球形絨面結構的形成機理目前仍在確認之中。但主要認為在硅與硝酸的反應中，除了生成Si02，還生成NO氣體，在硅片表面形成氣泡，這是導致硅片表面產(chǎn)生球形

7、腐蝕坑的主要原因。在反應速度較慢的條件下，能夠得到較好的絨面，從而降低了反射率并增加了光的吸收?？偟恼f來，如果腐蝕液中HN03過多，容易造成化學拋光效果，不利于形成腐蝕坑。如果腐蝕液中HF過多，則反應速度太快，不容易形成眾多的微腐蝕坑，也影響表面孑L隙率的提高?；母g劑組分腐蝕速率(I．Lm／min)ETCH03A26克SiHN0350毫升32．6水100毫升ETCH03A9克SiHN0350毫升7．4水100毫升3酸腐蝕處理后的mc—Si片表面特征7對于單晶硅片，使用堿性溶液的各向異性腐蝕得到的絨面是由隨機分布