论文部分内容阅读
随着硅基太阳能光伏产业的发展,金刚石线切割技术因其经济环保、切割效率高、切割的硅片在电池制作中碎片率低而倍受重视。但由于金刚线切割多晶硅表面特殊的非晶结构,使得硅片表面难以产生理想的绒面,进而限制其作为晶硅电池的使用。金属辅助化学刻蚀法(MACE)不受硅基底表面结构的限制,无论在砂浆线切割硅片还是在金刚线切割硅片上都能制备出陷光良好的绒面结构(行业称为黑硅),因此MACE有望成为金刚线切割多晶硅片重要的制绒手段。但是传统MACE法制备的黑硅,其绒面为过于细小的纳米孔结构,腐蚀坑的间距及其之间侧壁太薄,在磷扩散工艺中极易产生“重掺杂”缺陷。为减轻“重掺杂”,需进行混酸修蚀等处理。处理后,绒面上具有良好陷光的纳米孔的侧壁将被腐蚀掉,使得绒面的陷光效果变差,影响硅片对光线的吸收进而影响电池光电转换效率。本文尝试采用电化学刻蚀和掩膜一金属辅助化学刻蚀的方法制备腐蚀坑间距大、侧壁厚的多晶硅大间距黑硅绒面,以提高绒面的陷光效果。本文中,用双槽法在氢氧化钾(KOH)溶液中电化学刻蚀金刚线切割的多晶硅片。首先用KOH溶液进行化学预处理,可产生后续电化学刻蚀的激活点或诱发点,能提高电化学刻蚀的均匀性;随后对预处理后的试片进行KOH电化学刻蚀。分析了刻蚀液浓度、温度、腐蚀电压等因素对多晶硅片绒面的影响,制备的多晶硅绒面是理想的,腐蚀坑分布均匀,陷光效果也较好。最终获得的绒面最低反射率在18%左右。本文利用纳米硅粉乙醇分散液/二氧化硅粉溶胶分散液为掩膜材料,结合金属辅助化学刻蚀法制备出多晶硅绒面结构。通过研究掩膜的性质和结构、不同掩膜液浓度对掩膜形貌的影响,初步发现了掩膜制绒的规律。掩膜结合金属辅助化学刻蚀制备的多晶硅绒面较为理想,虽然在整体上陷光效果一般,但是在局部上具有良好的腐蚀坑的分布和绒面结构,局部区域的最低反射率在16.2%左右。本文利用酚醛树脂—乙醇—水体系为掩膜材料,制备了酚醛树脂掩膜,结合金属辅助化学刻蚀法制备出多晶硅绒面。通过研究水/树脂比、提拉速度和掩膜干燥速度对掩膜形貌的影响,最终制备出大小和间距分别为1μm和2μm左右的斑点状掩膜,并结合金属辅助化学刻蚀法制备出了最低反射率为14.2%的绒面。制成电池片后,其光电转换效率高出具有同等反射率的普通黑硅电池片近0.13个百分点。