硕士论文——各向同性腐蚀法制备太阳电池用多晶硅片绒面

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1、各向同性腐蚀法制备太阳电池用多晶硅片绒面摘要摘要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，能与现有工艺有机结合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。本文以HF-HNO3体系为基础，利用各向同性湿法化学腐蚀方法制备出了多晶硅片绒面，研究了绒面的生长行为，微观形貌以及减反射效果，并制备了多晶硅绒面太阳电池。为产业化生产多晶硅绒面太阳电池给出了理论和工艺参考。本文的主要研究内容和结果如下：研

2、究了多晶硅片在HF-HNO3体系中的腐蚀行为，考察了溶液成分以及配比，温度，硅片类型，晶体取向等对腐蚀速率的影响，研究表明，多晶硅片的腐蚀速率主要决定于溶液成分配比和温度，并找到了一种廉价的，有效控制多晶硅片腐蚀速率的办法。在实验基础上，批量化制备了大面积（15.6cm×15.6cm）硅片绒面，获得了相似的绒面结构，而且绒面结构均匀一致，表明本实验方法可以直接应用于实际生产。利用SEM对多晶硅片绒面的表面形貌进行观察，讨论了溶液成分配比，硅片被腐蚀的量，硅片缺陷等各种因素对绒面形貌的影响。研究表明，

3、在本实验讨论的溶液成分范围内，绒面的表面形貌主要取决于硅片被腐蚀的量，随着硅片不断被腐蚀，绒面形貌由微裂纹状逐渐转变为球冠形凹坑。硅片缺陷也能影响绒面的表面形貌。利用分光光度计对多晶硅片绒面的表面反射率进行了测量，表明在大面积多晶硅片上制备的绒面具有良好的减反射效果，在整个400nm～1100nm有效波长区间硅片表面的反射率都大幅度降低了，并考察了各种不同因素对反射率的影响。测量结果表明，随着硅片不断被腐蚀，绒面的反射率先降后升，在腐蚀深度在4～5µm时绒面具有最低的反射率；微裂纹状的绒面结构比球冠

4、形结构具有更好的陷光效果，并尝试建立了微裂纹状绒面结构的减反射模型。采用常规太阳电池工艺制备出了大面积的多晶硅绒面太阳电池，获得了效率达13.3％的绒面电池，考察了电池制备过程中的一些因素对硅片绒面的影响，表明本实验的绒面制备技术和常规的太阳电池制备工艺是兼容的。并且对电池进行了I-V特性曲线和反射率测试，测量数据表明，绒面降低了太阳电池表面最终的反射率，但不如镀SixNy减反膜之前-I-华南理工大学硕士学位论文明显；损伤层的存在对电池的性能影响很大，因此造成电池效率不够理想。最后指出本文存在的局限

5、性和改进办法，并提出进一步研究的方向。关键字：表面织构化；各向同性腐蚀；绒面；多晶硅片；太阳电池AbstractABSTRACTSurfacetexturingisoneofthekeytechniquestoimprovetheefficiencyofmulticrystallinesilicon(multi-Si)solarcellwhichhasnotbeensolvedverywellinphotovoltaicindustry.Itisanurgencytofindacost-effect

6、ive,simplesurfacetexturingtechniquewhichiscompatiblewithconventionaltechnologiestohighersolarcells’efficiency.BasedontheHF-HNO3system,anisotropicwetchemicaletchingtexturingofmulti-Siwaferswasfulfilled,thegrowthbehavior,micromorphologyandreflectivityoft

7、exturewerestudied,andsolarcellsthatweremadeoftexturedwafersaswell.Thepurposeofthispaperistoprovidereferencedatafortheindustrialproductionoftexturedsolarcellexperimentallyandtheoretically.Theprimaryresearchworkandachievementsinthispaperareasfollows:Thee

8、tchingbehaviorofmulti-SiwaferdippedinHF-HNO3mixture;theeffectsofvariousparameters,suchasthesolution’scontent,temperature,typeofsiliconwaferandcrystalorientationwereinvestigatedonetchingrate.Thesestudiesrevealedthattheetchingratemainlyde