晶体硅太阳能电池以性价比高的优势,占据全球光伏产业90%左右的市场份额。为了提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率,如何提高单晶硅电池的吸光率和增强光生伏特效应一直是研究热点。本文围绕单晶硅电池表面织构对其光电特性的影响和光电转换效率的提高进行系列的相关研究。提出一种量化表征参数对单晶硅电池表面金字塔织构的均匀性进行量化表征,并利用表征参数优化了制绒工艺参数,得到了光电转换效率较好的单晶硅电池。但绒面晶体硅电池的金字塔谷底和塔顶容易因热应力产生缺陷,通过对单晶硅电池表面金字塔织构进行圆化处理,增强了电池的光生伏特效应,将单晶硅电池的光电转换效率进一步提高。本文从以下几个方面展开研究:(1)分析了单晶硅制绒过程金字塔的生长特点,利用ANSYS模拟绒面单晶硅片高温扩散时金字塔织构热应力分布,研究发现均匀性越好的单晶硅片在高温扩散时热应力越小。提出了相对标准差S_h,可有效量化表征单晶硅电池表面金字塔织构的均匀性。(2)采用不同工艺参数对单晶硅片进行化学制绒,利用相对标准差S_h对金字塔织构的均匀性进行量化表征,得到其相对标准差S_h越小,单晶硅电池的反射率越低,光电转换效率越高,发现单晶硅电池的光电特性与金字塔织构的均匀性有明显的对应关系。通过相对标准差S_h优化制绒工艺得到均匀性最佳的金字塔织构,其光电转换效率提高到19.76%。(3)对单晶硅电池表面绒面金字塔织构在制造过程中产生缺陷进行检测,并结合热应力仿真分析,揭露单晶硅电池表面光生伏特效应下降的机理。仿真得到绒面单晶硅电池通过对金字塔谷底、塔顶和棱边进行圆化,其高温扩散时热应力明显下降。通过HF酸溶液对绒面单晶硅电池进行圆化处理,可增强单晶硅电池的光生伏特效应。实验得到金字塔圆化率适中的单晶硅电池,可同时兼顾了单晶硅电池的吸光率和光生伏特效应,所获得的单晶硅电池的光电转换效率达到最大值为20.03%。通过以上研究,本文提出了一种有效量化表征单晶硅电池表面金字塔织构均匀性的方法,并利用该方法对单晶硅电池的制绒工艺参数进行优化,有效提高了单晶硅电池的光电转换效率,通过进一步对工艺优化后的绒面金字塔电池进行圆化处理,可获得光电转换效率最佳的单晶硅电池。本文的研究结果为工业生产中的制绒工艺优化提供了一种有效方法,并提出一种圆化工艺来提高单晶硅电池的光电转换效率。