欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

一種硅異質結太陽電池的制絨方法

文檔序號:8092797閱讀:278來源:國知局
一種硅異質結太陽電池的制絨方法
【專利摘要】一種硅異質結太陽電池的制絨方法。該方法對太陽電池的單晶硅片實行兩步制絨的工藝,在硅片表面形成3-10μm的圓滑金字塔結構、去除了硅片表面的金屬離子殘留,實現(xiàn)了形貌以及電學特性的修飾。該方法可以有效的降低硅片表面在400-1200nm波長范圍內的反射率,提高了電池輸出特性,且其制備方法簡單,易于實施。
【專利說明】一種硅異質結太陽電池的制絨方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及硅異質結太陽電池的制造領域,特別涉及一種硅異質結太陽電池表面制絨制備方法及其應用。
【背景技術】
[0003]光伏發(fā)電是國際公認的解決能源缺乏與環(huán)境污染問題的有效途徑之一。硅異質結太陽電池因其轉換效率高,制備過程低耗能,生產成本較為廉價等優(yōu)點受到廣泛關注。相比于傳統(tǒng)單晶硅電池,硅異質結太陽電池采用非晶硅薄膜材料作為發(fā)射層和鈍化層,具有較高的開路電壓,但非晶硅材料作為一種準直接帶隙材料,具有較大的吸收系數(shù)。因此,為了提高電池的光電轉換效率,就必須要增加電池的陷光能力以提高短路電流密度。絨面硅襯底由于具有良好的陷光效果,可明顯提高電池的短路電流。目前常用的NaOH等無機堿對單晶硅襯底制絨可以實現(xiàn)硅片表面金子塔的均勻分布,金字塔尺寸可控制在5-15 μ m之間,陷光性能優(yōu)良。但其制絨后的襯底表面粗糙度增加,且存在較多的金字塔尖峰,使得本征非晶硅鈍化薄層難以均勻沉積在單晶硅表面,劣化了界面質量。三甲基氫氧化銨(TMAH)作為一種有機堿已被應用于硅片表面制絨。相比于NaOH溶液,TMAH制絨后的金字塔尺寸更小、制絨時間更短、形貌更為圓滑,而且沒有金屬離子的殘留,更適合當做對界面缺陷態(tài)要求嚴格的硅異質結太陽電池的制絨溶劑。但是由于目前TMAH溶液價格較高,難以被廣泛采用到工業(yè)化生產中。因此,探索一種滿足相對廉價、陷光好、形貌特性優(yōu)良、金屬離子殘留少的單晶硅襯底陷光方法是提升硅異質結太陽電池制絨工藝的關鍵。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的是針對上述存在的問題,通過采用NaOH溶液與TMAH溶液相組合的制絨方法對硅異質結太陽電池的單晶硅襯底進行制絨。該結構可以在保證制絨襯底的寬光譜陷光能力的前提下,進一步優(yōu)化金字塔尺寸分布、形貌結構以及表面特性,實現(xiàn)提高電池輸出特性參數(shù)的目的,且其制備方法廉價簡單,易于實施。
[0005]本發(fā)明的技術方案:
一種硅異質結太陽電池制絨方法,是單晶硅襯底在經過丙酮和乙醇溶液各超聲波清洗5min,去除硅片表面部分有機物和金屬粒子玷污。采用去離子水沖洗干凈之后將樣品置于溫度80°C,濃度為1-3%的無機堿溶液中進行IOmin的去損傷層處理,利用高濃度堿液高溫下對硅片的各向同性腐蝕的特點去除硅片表面在切割過程中留下的機械損傷層,得到較為平整的硅片表面,再將樣品放入去離子水中沖洗3min后備用。制絨過程主要分為兩步,第一步制絨是通過含有低濃度的無機堿、異丙醇(IPA)和NaSiO3的溶液制備出尺寸相對較大的金字塔形貌分布,利用低溶度堿液對單晶硅片的各項異性腐蝕來進行表面進行織構化,之后從制絨溶液中取出,用大量去離子水沖洗。第二步制絨是將第一步制絨處理過的樣品放入有機堿和IPA的混合溶液中進行制絨,利用有機堿液對單晶硅的各項異性腐蝕來進行表面進行織構化,使得硅片表面金字塔更為圓滑且呈現(xiàn)大小金字塔相間的形貌分布,步驟如圖1所示。上述過程中,經過第一步制絨之后,硅片表面的金子塔尺寸主要分布在5-12 μ m之間;經過第二步制絨之后,硅片表面金字塔均勻分布在3-10 μ m之間,且反射率明顯降低。
[0006]其中第一步制絨中無機堿可以選用NaOH或者Κ0Η,各組分質量濃度為1_3%的無機堿、0.5-2%的NaSi03、6%的異丙醇(IPA),制絨溫度在75~85°C之間,時間為35mirT45min,制絨結束后用去離子水沖洗3min。
[0007]第二步制絨中有機堿可以是四甲基氫氧化銨(TMAH)、乙二胺、乙三胺、甲二胺、四丁基氫氧化銨中的任意一種,制絨溫度在75~85°C之間,制絨時間在3mirTl0min之間調節(jié),制絨之后采用去離子水沖洗3min,之后采用RCA清洗法清洗硅片表面,以備測試。
[0008]上述制絨溶液的加熱方式為封閉式水域加熱,也可采用敞開式加熱方式。制絨的硅片為N型(100)晶向的切割片也可以是P型,太陽電池的結構可以為HIT結構、SHJ結構或HBC結構,制絨所選襯底可以為Cz或FZ襯底。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果:
通過結合無機堿制絨與有機堿兩種溶劑對單晶硅表面制絨。第一步制絨利用低溶度的無機堿液對單晶硅表面各向異性刻蝕產生具有金字塔分布的織構化表面。無機堿制絨產生的金字塔尺寸較大,對長波入射光具有良好的陷光作用,且無機堿溶液價格相對廉價,第一步采用無機堿溶液制絨得到絨面結構有利于降低襯底制絨的成本。第二步制絨是在第一步制絨的基礎上,采用有機堿如TMAH溶液制絨,使硅片表面均勻分布有大小相互嵌套的金字塔。由于TMAH的有機堿溶液的分子極性相對于無機堿更小,所以其在硅片表面更容易附著,濃度更高,所以第二步有機堿制絨的時間相對較短,且經過有機堿制絨之后,金字塔尺寸更為圓滑,塔峰和塔谷被有機堿溶液平滑作用所去除掉。這種形貌結構適合用作硅異質結太陽電池的襯底,可以抑制非晶硅薄膜在其表面的外延生長,降電池的低漏電溝道密度。此外,將有機堿制絨設計在無機堿制絨之后實施,可實現(xiàn)清潔無機堿制絨后產生的金屬離子污染的作用,改善了制絨硅片表面的電學特性,進而提高了硅異質結太陽電池的輸出特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1本發(fā)明制絨方法的實施步驟示意圖。
[0011]圖2為采用單步NaOH制絨得到的硅片表面形貌圖。
[0012]圖3為采用單步TMAH制絨得到的硅片表面形貌圖。
[0013]圖4為采用本發(fā)明的雙步制絨方法制備得到的硅片表面形貌圖。
[0014]圖5為分別采用單步NaOH制絨、單步TMAH制絨和本發(fā)明的雙步制絨方法制備的硅片表面對不同入射光波長的反射率圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的技術方案進行詳細的說明。
[0016]實施例1:I)取N型(100)晶向的切割硅片放入丙酮溶液中超聲波清洗5min后取出;去離子水沖洗3min之后放入無水乙醇溶液中超聲波清洗5min,取出后用去離子水沖洗3min。
[0017]2)將清洗完的硅片放入濃度為10%的NaOH溶液中,溶液溫度為80°C,反應時間為lOmin,期間用玻璃棒對溶液進行攪拌,加速反應氣體的放出,加熱方式為水浴加熱,利用高濃度堿液高溫下對硅片的各向同性腐蝕的特點去除硅片表面的損傷層,得到較為平整的硅片表面。之后取出樣品,用去離子水沖洗3min。
[0018]3)第一步制絨:去損傷層后的硅片放入溶液濃度配比為1%的Na0H、0.5%的NaSi03、6%的IPA的混合溶液中,制絨溫度在80°C之間,制絨時間在30min。利用低溶度堿液對單晶硅片的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min。
[0019]4)第二步制絨:將上一步處理之后的硅片放入TMAH、IPA的混合溶液中,溶液濃度配比為2%的TMAH、10%的IPA制絨溫度在80°C,制絨時間為3min。利用TMAH有機堿液對單晶硅的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min,之后采用RCA清洗法清洗硅片表面,以備測試。
[0020]本實施例所制得的單晶硅絨面微結構尺寸分布在1-8 4 111之間,在400111^120011111之間的平均反射率為14.3%,硅片少子壽命為175 μ S。
[0021]實施例2:1) 取N型(100)晶向的切割硅片放入丙酮溶液中超聲波清洗5min后取出;去離子水沖洗3min之后放入無水乙醇溶液中超聲波清洗5min,取出后用去離子水沖洗3min。
[0022]2)將清洗完的硅片放入濃度為10%的NaOH溶液中,溶液溫度為80°C,反應時間為lOmin,期間用玻璃棒對溶液進行攪拌,加速反應氣體的放出,加熱方式為水浴加熱,利用高濃度堿液高溫下對硅片的各向同性腐蝕的特點去除硅片表面的損傷層,得到較為平整的硅片表面。之后取出樣品,用去離子水沖洗3min。
[0023]3)第一步制絨:去損傷層后的硅片放入溶液濃度配比為3%的NaOH、1%的NaSi03、6%的IPA的混合溶液中,制絨溫度在80°C之間,制絨時間在40min。利用低溶度堿液對單晶硅片的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min。
[0024]4)第二步制絨:將上一步處理之后的硅片放入TMAH、IPA的混合溶液中,溶液濃度配比為2%的TMAH、10%的IPA制絨溫度在80°C,制絨時間為3min。利用TMAH有機堿液對單晶硅的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min,之后采用RCA清洗法清洗硅片表面,以備測試。
[0025]本實施例所制得的單晶硅絨面微結構尺寸分布在2-12 μ m之間,在400nnTl200nm之間的平均反射率為12.2%,硅片少子壽命為193 μ S。
[0026]實施例3:
I)取N型(100)晶向的切割硅片放入丙酮溶液中超聲波清洗5min后取出;去離子水沖洗3min之后放入無水乙醇溶液中超聲波清洗5min,取出后用去離子水沖洗3min。
[0027]2)將清洗完的硅片放入濃度為10%的NaOH溶液中,溶液溫度為80°C,反應時間為lOmin,期間用玻璃棒對溶液進行攪拌,加速反應氣體的放出,加熱方式為水浴加熱,利用高濃度堿液高溫下對硅片的各向同性腐蝕的特點去除硅片表面的損傷層,得到較為平整的硅片表面。之后取出樣品,用去離子水沖洗3min。
[0028]3)第一步制絨:去損傷層后的硅片放入溶液濃度配比為3%的NaOH、3%的NaSi03、6%的IPA的混合溶液中,制絨溫度在80°C之間,制絨時間在35min。利用低溶度堿液對單晶硅片的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min。
[0029]4)第二步制絨:將上一步處理之后的硅片放入TMAH、IPA的混合溶液中,溶液濃度配比為5%的TMAH、10%的IPA制絨溫度在80°C,制絨時間為4min。利用TMAH有機堿液對單晶硅的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min,之后采用RCA清洗法清洗硅片表面,以備測試。
[0030]本實施例所制得的單晶硅絨面微結構尺寸分布在2-7口111之間,在400111^120011111之間的平均反射率為14.8%,硅片少子壽命為167 μ S。
[0031]實施例4:1)取N型(100)晶向的切割硅片放入丙酮溶液中超聲波清洗5min后取出;去離子水沖洗3min之后放入無水乙醇溶液中超聲波清洗5min,取出后用去離子水沖洗3min。
[0032]2)將清洗完的硅片放入濃度為10%的NaOH溶液中,溶液溫度為80°C,反應時間為lOmin,期間用玻璃 棒對溶液進行攪拌,加速反應氣體的放出,加熱方式為水浴加熱,利用高濃度堿液高溫下對硅片的各向同性腐蝕的特點去除硅片表面的損傷層,得到較為平整的硅片表面。之后取出樣品,用去離子水沖洗3min。
[0033]3)第一步制絨:去損傷層后的硅片放入溶液濃度配比為1%的NaOH、1%的NaSi03、6%的IPA的混合溶液中,制絨溫度在80°C之間,制絨時間在40min。利用低溶度堿液對單晶硅片的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min。
[0034]4)第二步制絨:將上一步處理之后的硅片放入TMAH、IPA的混合溶液中,溶液濃度配比為2%的TMAH、10%的IPA制絨溫度在80°C,制絨時間為lOmin。利用TMAH有機堿液對單晶硅的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min,之后采用RCA清洗法清洗硅片表面,以備測試。
[0035]本實施例所制得的單晶硅絨面微結構尺寸分布在4-11 μ m之間,在400nnTl200nm之間的平均反射率為13.7%,硅片少子壽命為207 μ S。
[0036]實施例5:
I)取N型(100)晶向的切割硅片放入丙酮溶液中超聲波清洗5min后取出;去離子水沖洗3min之后放入無水乙醇溶液中超聲波清洗5min,取出后用去離子水沖洗3min。
[0037]2)將清洗完的硅片放入濃度為10%的NaOH溶液中,溶液溫度為80°C,反應時間為lOmin,期間用玻璃棒對溶液進行攪拌,加速反應氣體的放出,加熱方式為水浴加熱,利用高濃度堿液高溫下對硅片的各向同性腐蝕的特點去除硅片表面的損傷層,得到較為平整的硅片表面。之后取出樣品,用去離子水沖洗3min。
[0038]3)去損傷層后的硅片放入溶液濃度配比為1%的NaOH、1%的NaSi03、6%的IPA的混合溶液中,制絨溫度在80°C之間,制絨時間在40min。利用低溶度堿液對單晶硅片的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min,之后采用RCA清洗法清洗硅片表面,以備測試。
[0039]本實施例所制得的單晶硅絨面微結構尺寸分布在5-12 μ m之間,如附圖2所示。襯底在400nnTl200nm之間的平均反射率為16.1%,硅片少子壽命為121 μ S。
[0040]實施例6:
I)取N型(100)晶向的切割硅片放入丙酮溶液中超聲波清洗5min后取出;去離子水沖洗3min之后放入無水乙醇溶液中超聲波清洗5min,取出后用去離子水沖洗3min。
[0041]2)將清洗完的硅片放入濃度為10%的NaOH溶液中,溶液溫度為80°C,反應時間為lOmin,期間用玻璃棒對溶液進行攪拌,加速反應氣體的放出,加熱方式為水浴加熱,利用高濃度堿液高溫下對硅片的各向同性腐蝕的特點去除硅片表面的損傷層,得到較為平整的硅片表面。之后取出樣品,用去離子水沖洗3min。
[0042]3)將上一步處理之后的硅片放入TMAH、IPA的混合溶液中,溶液濃度配比為2%的TMAH、10%的IPA制絨溫度在80°C,制絨時間為5min。利用TMAH有機堿液對單晶硅的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min,之后采用RCA清洗法清洗硅片表面,以備測試。
[0043]本實施例所制得的單晶硅絨面微結構尺寸分布在3-10 μ m之間,如附圖3所示,在400nnTl200nm之間的平均反射率為12.6%,硅片少子壽命為189 μ S。
[0044]實施例7:
1)取N型(100)晶向的切割硅片放入丙酮溶液中超聲波清洗5min后取出;去離子水沖洗3min之后放入無水乙醇溶液中超聲波清洗5min,取出后用去離子水沖洗3min。
[0045]2)將清洗完的硅片放入濃度為10%的NaOH溶液中,溶液溫度為80°C,反應時間為lOmin,期間用玻璃棒對溶液進行攪拌,加速反應氣體的放出,加熱方式為水浴加熱,利用高濃度堿液高溫下對硅片的各向同性腐蝕的特點去除硅片表面的損傷層,得到較為平整的硅片表面。之后取出樣品,用去離子水沖洗3min。
[0046]3)第一步制絨:去損傷層后的硅片放入溶液濃度配比為1%的NaOH、1%的NaSi03、6%的IPA的混合溶液中,制絨溫度在80°C之間,制絨時間在40min。利用低溶度堿液對單晶硅片的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min。
[0047]4)第二步制絨:將上一步處理之后的硅片放入TMAH、IPA的混合溶液中,溶液濃度配比為2%的TMAH、10%的IPA制絨溫度在80°C,制絨時間為5min。利用TMAH有機堿液對單晶硅的各項異性腐蝕來對硅片表面進行織構化。制絨之后采用去離子水沖洗3min,之后采用RCA清洗法清洗硅片表面,以備測試。
[0048]本實施例所制得的單晶硅絨面微結構尺寸分布在3-12 μ m之間,如附圖4所示,在400nnTl200nm之間的平均反射率為11.8%,硅片少子壽命為225μ S。
[0049]圖2-4可以看出不同制絨溶液制絨產生的金子塔形貌結構,該結構直接影響制絨后硅片的陷光能力。圖5為分別采用NaOH制絨、TMAH制絨和本發(fā)明的雙步制絨方法制備的硅片表面對不同入射光波長的反射率圖。可從圖中看出NaOH制絨和TMAH制絨分別對于長波和短波的反射率較小,而采用雙步制絨方法制備的硅片表面則在400-1200nm波段都具有更好的陷光效果,這歸因于通過兩步制絨工藝對硅片表面金字塔尺寸的分別調制,使其更有利于寬光譜的陷光。
[0050]綜上,本發(fā)明提供了一種硅異質結太陽電池的制絨方法,該方法與硅異質結太陽電池制備工藝完全兼容,普遍適用于單晶硅基異質結太陽電池襯底的制備,方法廉價簡單易于實現(xiàn),便于工業(yè)化生產。
[0051]以上所述,僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內,可輕易想到的變化或替換,都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此,本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種硅異質結太陽電池制絨方法,包括硅片預處理、去損傷層和兩步法制絨,其特征是所述硅片預處理方法為按丙酮-水-無水乙醇-水的順序對硅片表面進行清洗;所述的去損傷層的方法為將預處理后的硅片在1%-3%的無機堿液中80°C下攪拌浸泡IOmin后去離子水清洗;所述的兩步法制絨的第一步為去損傷層后的硅片放入質量濃度配比為1-3%的無機堿、0.5-2%的NaSi03、6%的異丙醇(IPA)的混合溶液中,75~85°C下,制絨35~45min,然后去離子水沖洗3min,第二步為所述第一步處理之后的硅片放入質量濃度配比為2-5%的有機堿、9-11%的IPA中,75~85°C下,制絨3~lOmin,然后采去離子水沖洗3min,最后采用RCA清洗法清洗硅片表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的硅異質結太陽電池制絨方法,其特征在于所述的單晶硅襯底為FZ或Cz硅片,摻雜類型為N型或P型。
3.根據(jù)權利要求1所述的硅異質結太陽電池制絨方法,其特征在于所述有機堿為四甲基氫氧化銨(TMAH)、乙二胺、乙三胺、甲二胺或四丁基氫氧化銨中的一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的硅異質結太陽電池制絨方法,其特征在于所述的無機堿為NaOH 或 KOH。
【文檔編號】C30B33/10GK103924306SQ201410173846
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權日:2014年4月25日
【發(fā)明者】張曉丹, 王奉友, 姜元建, 魏長春, 許盛之, 趙穎 申請人:南開大學
網友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
临洮县| 鄯善县| 巨鹿县| 韶关市| 天津市| 加查县| 隆德县| 巴马| 巩留县| 游戏| 渝北区| 兴山县| 百色市| 嘉兴市| 香格里拉县| 太湖县| 阳曲县| 长春市| 磐石市| 南开区| 资中县| 夏津县| 米易县| 平罗县| 永川市| 咸丰县| 永济市| 五指山市| 临潭县| 大英县| 石河子市| 普格县| 京山县| 同仁县| 武功县| 洛浦县| 图木舒克市| 虞城县| 青岛市| 鹤庆县| 开远市|