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目前商业化太阳电池降低成本的有效途径之一是提高现有太阳电池的光电转换效率。尽管多晶硅太阳电池效率比单晶硅太阳电池效率低,但由于其材料制作成本低于单晶硅材料,因此多晶硅太阳电池比单晶硅电池具有更大的降低成本的潜力,并且在今后相当长时期内仍然是太阳电池市场的主流。表面织构化是提高多晶硅太阳电池效率的几个关键技术之一,也是工业化生产中没有得到很好解决的一个问题,找到一种廉价的、工艺简单的表面织构化方法以提高多晶硅太阳电池的转换效率,是迫切需要解决的问题。本论文针对以上问题,在已有工作基础之上进行了大面积(100mm×100mm)硅片上的绒面制备实验并解决了绒面的均匀性、制作工艺的重复性等问题,还尝试将其应用在太阳电池制作上。 1、多晶硅太阳电池绒面技术 本实验是在已有工作基础之上进行的,腐蚀液配比主要在高HF低HNO3区域。 (1) 反应条件与形貌的关系 用酸腐蚀法可以在较大面积硅片上形成均匀的绒面结构,其微观结构与小面积绒面相似,并且大面积绒面本身的均匀度也比较好;在小范围内变换实验条件比如腐蚀液配比、反应时间等所得绒面在微观形貌上的差别不大,这有利于实际生产;如果反应比较剧烈,腐蚀速率较高,容易形成较大尺寸的织构,反应过程不易控制,这与溶液温度有关,温度较高时反应速率较大。 (2)、反射特性 在较大面积硅片上制备出的绒面减反射效果良好,反射率可以低至5.25%,并且在300~1000nm波长范围内对入射光波长选择性不明显,对不同波长的光都能产生有效的吸收;同一绒面硅片的不同位置其反射率也相差不远,这说明绒面本身的均匀度也比较好。 (3)、绒面层成份 为了研究绒面这层物质的一些特性,对其进行了成份测试。绒面的主要成份是硅,其次是氧,还含有少量的碳和氮。 2、多晶硅绒面在太阳电池中的应用 利用有绒面的硅片制作多晶硅太阳电池,制作工艺采用常规电池生产工艺,电池效率为6%。本实验说明这种绒面制作技术与常规电池生产工艺是相兼容的,如果能改进某些生产工艺比如采用选择性扩散、快速热处理等,电池效率有望达到910%。