太阳能电池一直向着高效低成本的方向发展,而提升电池效率的一个手段就是降低其光学损失。在降低光学损失方面,最有效、最直接的方法就是表面制绒。对于单晶硅太阳能电池来说,目前主流制绒技术是采用碱各向异性刻蚀制备正金字塔结构,该结构可以使表面反射率降低至10-12%。受到两次减反的限制,正金字塔结构的反射率几乎没有进一步降低空间;另一方面,正金字塔结构的塔尖、棱等区域非常不利于高效异质结电池中非晶硅钝化层的生长,虽然采用化学圆滑处理方法可以一定程度上减弱结构对非晶硅钝化层的影响,但反射率会上升2-3%,导致其短路电流大幅度降低。鉴于正金字塔结构存在的上述问题,倒金字塔结构却由于其三次减反射、无塔尖、底部开阔等优势,逐渐成为新一代晶硅表面制绒结构研究的对象。目前,铜催化刻蚀法有望成为用于产业化大规模生产倒金字塔结构的一种制绒方法,但金刚线切片技术的全面推广,却为铜催化刻蚀制备倒金字塔结构带来了新的问题。本论文中通过将银引入到铜催化刻蚀体系中,并通过调节银的用量,不仅解决了金刚线切单晶硅倒金字塔结构的制绒难题,还实现了不同尺寸倒金字塔结构的制备。此外,本论文首次开展了倒金字塔制绒量产工艺的研究,为倒金字塔结构的产业应用奠定了基础。本文首先在金刚线切多晶硅上研究了不同晶面上制备的倒金字塔结构的开口方向及其相应的光学性能。多晶硅本身存在的较多缺陷可以作为铜催化刻蚀中铜颗粒沉积的起绒点,因此,单铜催化刻蚀方法可以有效在金刚线切多晶硅表面形成均匀且独立分布的倒金字塔结构。研究发现不同晶面上形成的倒金字塔结构差别很大,倒金字塔结构的开口方向与晶面取向存在一定的对应关系。通过简化倒金字塔结构的生长模型,建立了晶面指数与倒金字塔结构之间的数学关系,进而可以根据硅片表面最终得到的倒金字塔结构的开口来判断该晶面的晶向。此外,本文也详细研究了不同晶面上倒金字塔结构的反射率:Si{100}晶面上形成的倒金字塔结构具有最低的反射率,而Si{111}晶面拥有最高的反射率,最终倒金字塔结构制绒的金刚线切多晶硅片的加权反射率低于常规酸制绒获得的绒面。另外,金刚线切倒金字塔多晶硅电池的转换效率高于常规酸制绒金刚线切多晶硅电池0.5%以上,显示出倒金字塔结构在提升电池性能方面的巨大优势。由于金刚线切单晶硅本身存在的缺陷要远少于多晶硅,无法形成足够的起绒点,因此,单铜催化刻蚀方法很难直接在金刚线切单晶硅上形成理想的倒金字塔绒面结构。本文通过将银引入到铜催化刻蚀体系中来增加诱导起绒点,并通过调节银的用量,在解决金刚线切单晶硅制绒难题的同时,实现了不同尺寸倒金字塔结构的调控。银具有很强的催化能力及纵向刻蚀能力,铜刻蚀体系中引入银可以显著增加起绒点,这些增加的起绒点将非常有助于铜进行催化刻蚀形成倒金字塔结构。通过调节银的用量来平衡增加的表面起绒点与银纵向刻蚀能力之间的反应速率,就可以实现在消除线痕的同时制备不同尺寸的倒金字塔结构。此外,通过详细对比不同尺寸倒金字塔结构与正金字塔结构的光学及电学性能,发现大尺寸的倒金字塔结构金刚线切类单晶硅太阳能电池的电池效率要高于正金字塔结构电池0.15%。基于以上对倒金字塔绒面的深入研究,本文首次系统的开展了倒金字塔结构制绒的量产工艺研究,为倒金字塔结构绒面的大规模产业化应用奠定了基础。通过优化倒金字塔结构制绒工艺中的工艺配方、反应温度、反应时间等参数,实现了大批量金刚线切单晶硅倒金字塔结构制绒片的连续生产。目前,该工艺正在进行中试,初步可以实现批量生产,反射率在8%左右,减重基本维持在0.30g,且外观良好。在此基础上,本文也跟踪了大批量倒金字塔结构绒面的PERC(钝化发射极和背面电池技术)电池性能。倒金字塔结构PERC电池的批量数据显示其PERC电池性能稳定,其相较于倒常规正金字塔结构绒面单晶PERC电池可实现0.10%的效率提升。基于倒金字塔结构的制绒工艺与产线工艺的完美兼容,以及倒金字塔结构绒面优异的性能表现,我们相信倒金字塔绒面结构绒面在高效电池的应用中有巨大前景。