晶硅倒金字塔制绒新技术和新工艺

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1、晶硅倒金字塔制绒新技术和新工艺Masklessinvertedpyramidtexturizationofsilicon刘尧平王燕杨丽霞(代讲)陈伟吴俊桃杜小龙2015年11月27日中国科学院物理研究所中科院清洁能源前沿研究重点实验室contents01硅表面减反射结构02硅表面金属催化刻蚀03倒金字塔制绒工艺研究04报告总结1、硅表面减反射结构IConventionalinterference-basedARoncrystalline-Si–Reflectionlosses3-10%acrossspectrum–Poorangular

2、acceptanceofincidentphotons–Costlyvacuum-baseddeposition(normallySiNx)•MostlyPECVD–hazardousprocessgases–greenhouse-gascleaninggases•SomesputteringIIOne-step,liquidblackSietch–ExcellentARoverbroadspectrum•potentialtoimprovesolarenergyconversionefficiency–Improvedangulara

3、cceptanceforhighannualenergyproduction–Inexpensiveliquidbathtextureetch1、硅表面减反射结构1、硅表面减反射结构1、硅表面减反射结构宽波段减反射纳米结构钝化电池发射极优化黑硅电池产业化专利ZL201110376438.6专利ZL201110021866.7Small.,8,1392.(2012)Nanotechnology24.424011(2013)专利ZL201210350141.7专利ZL201310174133.6RSCAdvances.,3.15483(20

4、13)RSCAdvances.4.24458.(2014)Phys.Chem.Chem.Phys.,15,2345.(2013)ScientificReports.5,10843(2015)专利ZL2014100134631专利ZL201410337868.01、硅表面减反射结构Oh,J.,NatureNanotechnol.7,743(2012).金属粒子成本/清洗表面复合和俄歇复合组件封装效率损失常规制绒+黑硅制绒contents01硅表面减反射结构02硅表面金属催化刻蚀03倒金字塔制绒工艺研究04报告总结2、硅表面金属催化

5、刻蚀Huang,Z.P.,Adv.Mater.23,(2011).我们的刻蚀体系Cu(NO)/HF/HO3222YanWang,YaopingLiu.,tobesubmitted2、硅表面金属催化刻蚀铜不但比金、银便宜，而且对太阳能电池效率的影响最小NREL最新结果显示铜催化刻蚀制备黑硅电池效率达到17.0%2、硅表面金属催化刻蚀二次反射折射率渐变三次反射金字塔，，反射高纳米黑硅，，反射低倒金字塔，理想结构低反射，易钝化，低成本2、硅表面金属催化刻蚀25.0%R~10%R~5%金字塔A=1-R2倒金字塔A=1-R3Si2OH-HO

6、SiO2-2H2322、硅表面金属催化刻蚀沉积加碱后刻蚀反应离子刻蚀Sol.EnergyMater.&Sol.Cells2010,94,2091激光刻蚀无掩膜法制备覆盖率差，形貌难以控制倒金字塔制绒法已持续研发了15年！基本上是原地踏步！！！2、硅表面金属催化刻蚀AgparticlesAgdendrites（b）（a）Findanewwayforlargerscalelighttrappingstructures金属纳米催化刻蚀制备微米倒金字塔结构2、硅表面金属催化刻蚀解决方案金属纳米催化刻蚀制备微米倒金字塔结构contents01

7、硅表面减反射结构02硅表面金属催化刻蚀03倒金字塔制绒工艺研究04报告总结3、倒金字塔制绒工艺研究我们的方法：纳米金属催化刻蚀法！从金、银到铜156×156mm2100um100um20um1um3、倒金字塔制绒工艺研究精确调控铜纳米颗粒的催化性及各向异性特性！（111）（100）的各向异性沉积的各向异性刻蚀得电子能力较弱晶面提供电子速率具有差异，（）（）注入空穴保证还原与氧化的动态平衡Y.P.Liuet.al.,Masklessinvertedpyramidtexturizationofsilicon.ScientificRep

8、orts.5,10843(2015).3、倒金字塔制绒工艺研究解决了大面积均匀性，低成本的问题简单、低成本的一步催化法大面积：标准硅片156mm*156mm均匀性好、覆盖率高、产线兼容专利：刘尧平等“用于太