多晶硅太阳能电池片绒面化处理增效的研究

多晶硅太阳电池酸腐蚀绒面技术研究进展

在酸腐蚀混合溶液的配方方面，季静佳［８］等人利用ＣｒＯ，或者Ｋ２Ｃｒ２０。等铬的氧化物和氢氟酸混合液作为酸腐蚀溶液来制备多晶硅片表面绒面，该酸腐蚀溶液腐蚀后的多晶硅片不仅可以形成均匀的绒面，而且可以提高太阳能电池转化效率５％以上，并已用于实际生产，但是由于铬离子及其盐类会对人和环境造成很大污染，其大规模的应用受到一定限制；在控制反应速度的缓冲剂方面，Ｅｆｉｋ［９１等人在ＨＦ、ＨＮＯ，和等离子水为腐
Ｆｉｇ．１
（ｃ）腐蚀后（侧面）图１多晶硅制绒前后表面形貌Ｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｂｅｆｏｒｅａｎｄ
ａｆｔｅｒａｃｉｄｉｃｅｔｃｈｉｎｇ
物发生反应生成另一种络合物以促使反应进行，Ｈ：Ｏ（或
ＣＨ，ＣＯＯＨ）是缓冲剂，主要起到减小腐蚀速率与缓和反应的作用。图２为多晶硅制绒工艺流程示意图。
多晶硅太阳电池酸腐蚀绒面技术研究进展
张发云１，叶建雄２（１．新余高等专科学校太阳能科学与工程系，江西新余３３８０００
２．南昌工程学院机械与动力工程系，江西南昌３３００９９）
摘要：高性价比优势使多晶硅成为光伏市场的主要材料。随着太阳电池向低成本化方向的发展，研究太阳电池多晶硅酸
腐蚀绒面技术有着重要的意义。综述了近年来多晶硅太阳电池酸腐蚀绒面技术的研究进展，着重阐述多晶硅酸腐蚀绒
工艺方法要求硅片厚度在２００ｐｍ以上，因为刻槽的深度一般在５０ｕｍ的量级上，所以对硅片的厚度要求很高，而这样的技术会增加成本。等离子刻蚀制备出硅片表面陷光效果是非常好的，但它需要相对复杂的处理丁序和昂贵的加１ｊ系统。在硅片表面织构的制作过程中，可能会引入机械应力和损伤，在后处理中形成缺陷。而各向同性酸腐蚀技术可以比较容易地整合到当前的太阳电池处理工序中，应用起来基本上是成本最低的，在大规模工业化生产中，各向同性酸腐蚀是目前广泛应用的多晶硅太阳电池绒面技术㈦１。

太阳能电池制绒研究的几点心得

太阳能电池制绒设备研究的几点心得1.清洗设备在整个太阳能电池生产线上起到至关重要的作用。

主要可以分为：扩散前的制绒、酸洗，磷硅玻璃(PSG)的湿法腐蚀、漂洗等几类。

2.在太阳能电池生产中，刻蚀具有两个作用，即去除切割过程中产生的表面缺陷，同时进行硅片表面构化。

构化的目的就是延长光在电池表面的传播路径，从而提高太阳能电池对光的吸收效率。

构化的主要方法可以分为干法和湿法两种。

后者是目前应用最广泛的刻蚀方法，即用碱(NaOH、KOH)或酸液(HNO3、HF)对硅片表面进行腐蚀。

由于硅片的内部结构不同，各向异性的碱液刻蚀主要用于晶向分布均匀的单晶硅，而晶向杂乱的多晶硅采用各向同性的酸液刻蚀会有更好的构化效果。

以单晶硅制绒为例进行工艺实验。

工业生产中通常采用碱和醇的混合溶液对<100>晶向的单晶硅片进行各向异性腐蚀，在表面形成类似"金字塔"状的绒面，有效地增强硅片对入射太阳光的吸收，从而提高光生电流密度。

对于既可获得低的表面反射率，又有利于太阳能电池的后续制作工艺的绒面，应该是金字塔大小均匀，单体尺寸在2～10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙，即覆盖率达到100%。

理想质量绒面的形成，受到了诸多因素的影响，例如硅片被腐蚀前的表面状态、制绒液的组成、各组分的含量、温度、反应时间等。

而在工业生产中，对这一工艺过程的影响因素更加复杂，例如加工硅片的数量、醇类的挥发、反应产物在溶液中的积聚、制绒液中各组分的变化等。

为了维持生产良好的可重复性，并获得高的生产效率。

就要比较透彻地了解金字塔绒面的形成机理，控制对制绒过程中影响较大的因素，在较短的时间内形成质量较好的金字塔绒面。

3.硅片在切割过程中表面留有大约10～20μm的锯后损伤层，对制绒有很大影响，因此在制绒前必须将其除去。

单晶一般用碱与硅反应的方法除去。

现在很多公司常用NaOH，工艺参数有溶液温度、反应时间和溶液浓度。

经过我们与生产企业的多次反复实验，最终结果表明当NaOH加热至85℃，浓度为25％时去损伤速度最快、效果最好。

太阳能电池中晶体硅绒面的制作研究

ＴｈｅＳｕｆＭａｎｇＳｌｃｎＦｌｃｉｏａｌｓｔｄｙｏｋｉｉｉｏｏｋｎＳｌｒＣｅｌ
ＬＩＺｈｙａＣＨＡＮＧｅｒｉｕｎ，Ｍｉｕ
Ａｂｓｒｃ：Ｔｈｅｏｉｆｔｓａｔｃｅｉｔｙｎｈｅｉｌｕｎｅｏｅｓｌｃｎｗａｅｕｆｃｔｄｆｅｅｔｔａｔｅｋｙｐｎｔｏｒｉｌｓｓｕｄｉｇｔｎｆｅｃｆｔｉｉｏｆｒｓｒａｅａｉｒｎｈｉｈｅｃｉｇｃｎｄｔｏｓｔｈｎｏｉｉｎ．Ｂｙａｌｚｎｈｏｎｉｉｎｓａｄｅｍｉｎｇｔｅｓｒｃｕｅｏｆｔｅｗａｅｕｆｃ，ｗｅｎａｙｉｇｔｅｃｄｔｏｎｘａｎｉｈｔｕｔｒｈｆｒｓｒａｅ
的．艺条件，实际生产过程中制作良好绒面提供一种最佳工艺条件的参数范围。Ｙ－为
关键词：面：蚀：面织构绒腐表中图分类号：Ｔ１Ｍ６５文献标识码：Ｂ文章编号：０４４０（Ｏ０００３ —４１０ —５７２１）７０９０
Ｓ＋２ｉＯＨ。Ｏ＝Ｓｉ＿＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ２
助。ＣＨＯＨ（丙醇）以降低（ｌ）的腐蚀￣ＣＨＣ，异可１面１
速率，１ｏ面的腐蚀速率的影响不大。对（ｏ）
由于各个厂家的化学品的纯度和质量都相对来说有一定的差异，以及各个不同硅片生产厂家的

多晶硅表面绒面的制备及优化

新能源专题2009年第8期117多晶硅表面绒面的制备及优化郎芳刘伟孙小娟王志国张红妹（英利绿色能源控股有限公司，河北保定 071051）摘要本论文依据多晶硅结构的特点，对多晶硅表面绒面的制备进行研究并优化制绒工艺。

酸绒面的制备可以改善多晶硅表面减反射效果。

在合适的反应条件下用酸腐蚀的方法可以在硅片上制备出减反射效果良好的绒面, 并且工艺简单、成本低，适合于工业的实际生产和应用。

连续生产过程中不断添加一定比例的腐蚀液会使多晶硅片在一个相当长的范围内达到稳定的制绒效果。

并且通过控制腐蚀深度可以得到好的短路电流，进而增大电池的光电转换效率。

关键词：多晶硅；酸腐蚀；表面绒面；最优化Improvement of Texture on MC Wafer SurfaceLang Fang Liu Wei Sun Xiaojuan Wang Zhiguo Zhang Hongmei(Yingli Green Energy Co., Ltd, Baoding, Hebei 071051)Abstract This article give a research on fabrication and improvement of surface texture to multicrystal(mc) silicon wafer depend on configuration of mc wafer. Fabrication acid texture can reduce reflectivity. It can make better texture on wafer surface with fit reaction condition, process simply and cost low. Produce and application can easily adapt to the process. It can reach stable texture effect in a long time if add certain proportion etch liquid during production. It can gain better Isc and increase Eff through good control etch depth.Key words ：multicrystal silicon ；acid etch ；surface texture ；optimization1 引言要缩小多晶硅太阳电池与单晶硅太阳电池之间效率上的差距，采用绒面技术提高多晶硅表面对光的吸收是最有希望的办法。

多晶硅片的表面清洗与制绒

多晶硅片的表面清洗与制绒摘要：太阳能电池生产过程中采用硅片作为基底，对硅片的制绒清洗属于第一道工序，主要目的有两个：①去除硅片表面杂志损伤层，②在硅片表面腐蚀出微观绒面结构。

本文在不同生产参数变化情况下对减薄量、反射率、电池效率等参数进行跟踪，通过D8反射仪、Haml测试仪进行测试和表征。

通过多组试验数据可得到最优链式多晶硅清洗制绒工艺。

关键词：太阳能电池；清洗制绒；减薄量；反射率0.引言清洗制绒是多晶硅生产的首要环节，在清洗制绒过程中形成微观蠕虫状绒面结构，通过此结构减少光的反射，提高短路电流，增加PN结面积，提升开路电压，是提高太阳能电池转换效率的重要途径。

多晶硅的晶向属于多向性，常采用的清洗制绒方式为酸性溶液各向同性腐蚀，也是目前最常用的批量生产方案[[1].2]。

在酸性溶液中主要是是HF与HNO3两种，其中HF主要取其酸性作用，HNO3主要是取其氧化性强的作用，两者结合形成强氧化性酸溶液对硅片进行腐蚀[[]3.4.5]。

主要反映过程如下：3Si+4HNO3→3SiO2+2H2O+4NO ↑ (1)SiO2+4HF→SiF4+2H2O (2)SiF4+4HF→H2SiF6 (3)本文所有技术跟踪全部在链式酸制绒设备上进行，多晶硅片进入设备后，酸腐蚀反应开始在硅片表面发生，因损伤层的深浅不一形成不规则的蠕虫状绒面结构。

为得到较低的反射率，本文通过对不同影响因素的调整来进行验证，争取得到最优清洗制绒工艺。

1.实验流程设计选取同锭切割硅片进行分组，共分2组，每组选取1000片，进行如下实验安排：1）对制绒槽药温度的确定在制绒槽药液寿命中段，分别采取20℃、22℃、24℃、26℃、28℃温度进行硅片腐蚀，然后每组选5片进行腐蚀量及反射率测试，记录其平均值。

2）对HF/HNO3配比的确定选取1）试验中最优组制绒温度，然后进行HF：HNO3=1:1/3:2/2:1/5:2/3:1不同浓度下腐蚀，然后每组选5片进行腐蚀量及反射率测试，记录其平均值。

绒面结构对低成本多晶硅太阳电池性能的影响

张妹玉，翁铭华，周笔
（闽江学院物理学与电子信息工程系，福建福州３５０１２１）
摘要：采用化学腐蚀法在多晶硅材料的表面制备了绒面结构，腐蚀液包括富ＨＦ的ＨＮＯ一ＨＦ—ＨＯ溶液，富ＨＮＯ的ＨＮＯ３一ＨＦ—Ｈ０溶液和３％的碱腐蚀液．通过表面形貌ＳＥＭ、反射谱和少子寿命的测试，详细地研究了不同腐蚀液制备的绒面的形貌、光学特征和少子寿命．最后在绒面的基础上制备了低成本多晶硅太阳电池，分析了绒面结构对电池性能的影响．结果表明，经过富ＨＦ的ＨＮＯ：ＨＦ：Ｈ０溶液腐蚀后制备的低成本多晶硅电池的效率高于经
其他两种腐蚀后所制备的电池效率．关键词：多晶硅电池；绒面结构；低成本；
中图分类号：ＴＭ９１４．４＋１：ＴＭ６１５
文献标识码：Ａ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
文章编号：１００９— ７８２１（２０１３）０５— ００３８— ０５
ｕｓｉｎｇＳＥＭ，ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｄｃａｒｒｉｅｒｌｉｆｅｔｉｍｅｔｅｓｔ，ｄｅｔａｉｌｅｄｓｔｕｄｉｅｓｏｆｓｕｆａｒｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃａｒｒｉｅｒｌｉｆｅｔｉｍｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｔｃｈｅｄｓｕｆａｒｃｅｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｌｏｗ．ｃｏｓｔｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｘｔｕｉｎｒｇｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗａｓａｎａ — ｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｌｏｗ— ｃｏｓｔｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｗｉｔｈＨＦ—ｒｉｃｈＨＮＯ３一ＨＦ — Ｈ２０ｍｉｘｔｕｒｅｓｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｔｈｅｒｔｗｏｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ；ｔｅｘｔｕｉｎｒｇ；ｌｏｗ－ｃｏｓｔ

多晶硅电池干法制绒法研究

油气、地矿、电力设备管理技术1482017年2月下第4期总第256期1 引言在光伏领域,提升晶体硅太阳能电池的转换效率,降低成本,一直是行业内发展的目标。

其中,表面织构化处理能够同时起到去除硅片表面损伤层及降低表面反射率的作用,这步的使用,能显著提升电池的转换效率。

各种制绒技术都被研究过,如机械制绒等[1,2]。

I ME C 研究了酸法各向同性腐蚀方法,相对于非绒面电池来说,能有效提升电池的转换效率[3,4,5]。

2 实验实验材料采用156*156太阳能级多晶硅片进行研究,厚度160um-200um,电阻率1-2Ω.cm。

设备选用韩国Jung公司的干法制绒设备(R I E )。

实验方法采用与湿法制绒工艺对比的方式进行,即选取晶向一致的两批多晶硅片,一批用干法制绒工艺,一批用酸法制绒工艺,进行表征测试及电池参数的对比。

湿法制绒采用各向同性的酸腐方法的方法,使硅片表面形成陷光结构,更多的吸收入射光,从而提升太阳电池的光电转换效率,一般采用硝酸和氢氟酸的混合酸作为反应化学药品。

硅片与硝酸和氢氟酸的混合液发生反应,首先硝酸使硅片表面生成一层二氧化硅,然后氢氟酸将二氧化硅去除,从而达到腐蚀表面的目的。

后续再进行碱清洗以去除硅片表面的多孔硅及多余的酸,氢氟酸清洗去除硅片表面残留的碱,水洗及干燥步骤,实现硅片的湿法制绒。

干法制绒设备为链式设备,使用S F 6和02作为反应气体,在微波条件下被激发为离子态及原子态的SFx,F,和O。

被激发的等离子与硅反应,硅片表面产生绒面。

硅片预清洗直接采用生产线用酸法制绒,主要目的为去除硅片表面损伤层及杂质;后清洗采用Hcl 与HF混合酸,主要目的为去除干法制绒过程中带来的杂质。

3 结果分析3.1 绒面微观形貌对比多晶硅片进行制绒后,需要通过显微镜观察容貌的微观结构,来判定绒面状况。

扫描电子显微镜(S E M )用一束极细的的电子书扫描样品,在样品表面激发出次级电子,次级电子的多少与样品的表面结构有关,次级电子由探测体收集,并在那里被闪烁器变为光信号,再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上的电子束的强度,显示出于电子束同步的扫描图像。

光伏专业太阳电池多晶硅绒面创新实验设计

（新余学院
摘
ａ太阳能科学与工程系；ｂ机电工程系，江西
新余
３８０）３０４
要：于太阳电池多晶硅绒面创新实验设计，述了多晶硅绒面形成原理，点说明了所设计实验的目的和内容。基阐重
实践证明该实验能够提供学生直接接触光伏领域中主流技术的机会，增强学生对太阳电池制绒工艺环节的感性认识，提高学生的实际动手能力、创新设计能力和新技术的应用能力。
以上的增长率高速增长。２００５年，球太阳能电池坚实基础。全总产量为２０ＭＷｐ累计装机发电容量超过５Ｗｐ２多晶硅表面制绒的基本原理３０，Ｇ，预计到２１，伏安装将占到当年全部电力安装００年光的５，％累计安装达到１Ｇ。到２３５Ｗｐ００年光伏发电将占世界发电总量的３％以上，００年光伏产业将０２５成为全球重要的能源支柱产业 ¨ 。Ｊ
收稿日期：００— ８—１２１０２
基金项目及第一作者简介：１２０江西省教育厅科技项目（Ｊ１６７、０９年江西省高校省级教改项目（ＸＧ一９—２０ＧＪ０４）２０ＪＪ０４—２、）
２００９年校级招标课题资助项目（Ｊ９１。张发云（９７一）男，Ｘ００）１６，江西吉安人，副教授，工学博士，主要从事光伏材料与先进轻
合金材料制备技术的研究及模拟仿真。

绒面质量对多晶硅太阳能电池电性能影响的研究

绒面质量对多晶硅太阳能电池电性能影响的研究摘要】研究对比了不同减重对多晶硅太阳能电池性能的影响，采用金相显微镜、扫描电镜和测试分选机测试了不同绒面质量的电池片的微观形貌和电性能参数。

研究发现，减重控制在0.40g左右时，多晶硅片绒面质量较好，复试较均匀，同时其电池片的性能也最佳。

【关键词】制绒；多晶硅太阳能电池；电性能一、引言多晶硅生产效率高，工艺成熟，由其制备的太阳能电池转换效率高，工艺也较成熟，特别是近年来，工艺技术的持续改进使起转化效率显著增高，致使迄今为止多晶硅太阳能电池占据着商业化太阳能电池的主导地位[1]。

本文着重研究了绒面质量对多晶硅太阳能电池的电性能的影响规律，探索最佳绒面质量以指导实际生产。

二、实验（一）实验原理利用化学药品HNO3,HF，与原硅片发生反应，去除硅片表面的杂质和切割损伤层，控制制绒时间，使原硅片表面形成不同的凹凸不平的米粒，减少光反射，提高转换效率。

化学反应式如下：（二）实验过程将电子级的浓硝酸、浓氢氟酸和纯水按5:1:3的比例配置好反应溶液,同时配置好PH=11左右的氢氧化钾水溶液，其作用是去除制绒后硅片表面的多孔硅；将去除多孔硅后的硅片放入氢氟酸与盐酸的水溶液中清洗，其作用是去除硅片表面的金属杂质和在水中形成的氧化膜，确保硅片表面处于疏水状态，最后放入烘干箱中将硅片表面水汽烘干，烘干温度为80度左右。

现将试样分成三组，实验用的多晶硅片为A级片，每组200片，将制绒时间控制为150秒、200秒和250秒，通过控制反应时间来控制硅片表面的绒面质量。

制绒烘干后再对这三组硅片以相同的工艺完成后续电池制作工艺流程即：扩散——等离子刻蚀——去磷硅玻璃——镀膜——丝网印刷——烧结与电性能测试。

三、实验结果与分析图一至图三是将三组实验片制绒后在金相显微镜下拍摄的金相图片。

图一、制绒时间为250秒（减重0.55g）图二、制绒时间为200秒样（减重0.45g）图三、制绒时间为150秒（减重0.39g）对比这三张图片可发现：图一中的绒面的凹坑偏大，晶粒呈三角状，颗粒大小很不均匀，腐蚀偏大，绒面质量较差；图二中的凹坑表面看起来很细小，比较均匀，绒面质量也较好，结合SEM侧面腐蚀深度形貌（图四）可知，绒面局部有点腐蚀过度；相比较，图三中的凹坑最细小，也较均匀，且明显没有图二腐蚀的深，经粗略计算器腐蚀深度在3-5之间。

多晶硅太阳能电池绒面光学计算

多晶硅太阳能电池绒面光学计算---1. 引言多晶硅太阳能电池作为一种广泛用于可再生能源发电的技术，其效率提升是业界发展的重点。

其中，光学增强是一种提高多晶硅太阳能电池效率的关键技术。

在本文中，我们将针对多晶硅太阳能电池的绒面结构，进行光学计算，以探索如何优化多晶硅太阳能电池的性能。

2. 光学计算方法2.1 反射率计算对于多晶硅太阳能电池来说，绒面结构会影响光的反射率。

为了计算绒面结构的反射率，我们可以使用布里渊方程。

通过考虑绒面结构的参数，如纹理高度、纹理宽度和纹理间距等，我们可以计算出不同波长的光在绒面上的反射率。

2.2 吸收率计算为了计算绒面结构的吸收率，我们需要了解材料的吸收率谱。

一般来说，多晶硅的吸收率谱是通过实验获得的，其中包含了各个波长下多晶硅的吸收率信息。

在计算中，我们可以据此计算绒面结构在不同波长下的吸收率。

3. 结果及讨论通过使用光学计算方法，我们可以得到多晶硅太阳能电池绒面结构在不同波长下的反射率和吸收率。

根据计算结果，我们可以看到绒面结构对多晶硅太阳能电池的光学性能具有显著影响。

在实际应用中，我们可以调整绒面的纹理参数，如纹理高度和纹理间距等，以实现更低的反射率和更高的吸收率，从而提高多晶硅太阳能电池的光电转换效率。

此外，在绒面结构优化的过程中，我们还可以考虑其他参数的变化对光学性能的影响，如绒面结构材料的变化、纹理形状的变化等。

4. 结论通过对多晶硅太阳能电池绒面光学计算，我们可以得到绒面结构在不同波长下的反射率和吸收率。

该计算结果为多晶硅太阳能电池的优化设计提供了重要指导。

因此，通过合理的绒面结构调整和优化，我们可以提高电池的光电转换效率，进一步推动太阳能电池技术的发展。