1 1.大连理工大学 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024
2 2.大连理工大学 材料科学与工程学院, 大连 116024
在多晶硅太阳能电池的生产过程中, 金刚线切割技术(Diamond wire sawn, DWS)具有切割速度快、精度高、原材料损耗少等优点, 受到了广泛关注。金刚线切割多晶硅表面形成的损伤层较浅, 与传统的酸腐蚀制绒技术无法匹配, 金属催化化学腐蚀法应运而生。金属催化化学腐蚀法制绒具有操作简单、结构可控且易形成高深宽比的绒面等优点, 具有广阔的应用前景。本文总结了不同类型的金属催化剂在制绒过程中的腐蚀机理及其形成的绒面结构, 深入分析和讨论了具有代表性的银、铜的单一及复合催化腐蚀过程及绒面结构和电池片性能。最后对金刚线切割多晶硅片表面的金属催化化学腐蚀法存在的问题进行了分析, 并展望了未来的研究方向。
金刚线切割 多晶硅 金属催化化学腐蚀法 制绒 综述 diamond wire sawn cut multicrystalline silicon metal-catalyzed chemical etching texturization review
南京航空航天大学 材料科学与技术学院 江苏省能量转换与技术重点实验室, 南京 210016
为了探索金刚线切割多晶硅片的表面制绒新技术, 采用常规酸制绒、添加剂酸制绒和酸蒸气制绒三种方法对金刚线切割多晶硅片表面进行制绒处理, 并用扫描电镜和光谱仪分析了三种制绒方法处理后多晶硅片的表面形貌和反射率比变化。结果表明, 酸蒸气制绒能够更加有效地去除线锯切割产生的平行纹, 降低表面反射率。通过调节蒸气源蒸发的温度, 可以有效改善多晶硅的表面形貌, 大幅降低入射光在多晶硅表面的反射率, 300~1100nm波长范围内多晶硅样品的最低平均反射率达11.6%, 有望用于制作高效多晶硅太阳电池。
金刚线切割 多晶硅 蒸气刻蚀 制绒 反射率 diamond wire sawn multicrystalline silicon vapor etching texturization reflectivity
针对多晶硅太阳能电池表面反射率高的问题,提出了激光电化学复合绒面制备方法,采用倍频YAG激光结合NaOH溶液,在多晶硅表面进行织构化处理,获得分布均匀的光陷阱结构。通过扫描电镜、超景深三维显微镜和分光光度计分析了织构化后多晶硅片的表面形貌和反射率。结果表明,激光电化学复合绒面处理后的多晶硅表面对波长400～760 nm可见光的反射率整体降低至10%以下。试验证实了多晶硅表面激光电化学复合绒面的可行性和有效性,为多晶硅的减反射绒面处理提供了一种新的技术途径。
激光加工 电化学加工 多晶硅太阳能电池 绒面 laser processing electrochemical machining multicrystalline silicon solar cell texturization
采用气相刻蚀制绒法研究金刚石线锯切割多晶硅片制绒.加热体积比1: 3、总体积400 mL的HF-HNO3酸混合溶液到90 ℃, 使酸混合溶液受热产生气相, 利用气相对金刚石线锯切割多晶硅片表面进行制绒.结果表明, 制绒15 min之后, 硅片表面的切割纹被完全去除;小腐蚀坑密布硅片表面, 尺寸小于1 μ m, 而传统湿法酸制绒所形成的腐蚀坑尺寸大于10 μ m.气相刻蚀后的金刚石线锯切割多晶硅片表面的微观粗糙度比传统酸混液制绒后的金刚石线锯切割多晶硅片表面的微观粗糙度高3倍多.气相制绒效果明显, 并仅有12.11%的低反射率.
多晶硅 气相刻蚀 金刚石线锯切割 切割纹 反射率 制绒 Multi-crystalline silicon Vapor etching Diamond wire saw Saw marks Reflectivity Texturization
为解决金刚石切割多晶硅片与常规HF-HNO3-H2O混合酸湿法制绒技术不兼容的问题, 对金刚石切割多晶硅片的表面特性和大幅度提高混合酸溶液中HF的比例进行了刻蚀制绒实验.结果表明, 金刚石线切割多晶硅片表面存在约33％的光滑条带区域, 其余为与砂浆切割硅片表面相近的粗糙崩坑区域；这些光滑区域使得金刚石切割多晶硅片表面光反射率比砂浆切割多晶硅片高3%~4％；而且光滑区域在富HNO3和富HF的HF-HNO3-H2O混合酸溶液中均较难于腐蚀, 使其刻蚀制绒后反射率比砂浆切割多晶硅片低1%~2％, 制绒后的金刚石切割多晶硅片反射率比制绒后的砂浆切割多晶硅片高4%~6%, 不能满足太阳电池生产要求.富HNO3和富HF两种酸刻蚀体系, 均不能解决金刚石切割多晶硅片的制绒问题.
多晶硅 金刚石线锯 酸刻蚀 制绒 反射率 Multicrystalline silicon wafer Diamond wire saw Acidic etching Texturization Reflectivity
1 School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Shenzhen Institute of Huazhong University of Science and Technology, Shenzhen 518000, China
3 Hisunpv Technology Co., Ltd, Hebei 053000, China
Frontiers of Optoelectronics
2014, 7(1): 46
英利绿色能源控股有限公司，河北 保定 071051
在硝酸/氢氟酸腐蚀液中加入表面活性剂对多晶硅片进行了腐蚀，并使用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜观察硅片表面形貌的变化，在此基础上分析了硅片浸润性及反应物迁移率变化对腐蚀效果的影响。实验结果表明：加入表面活性剂后，腐蚀速率降低，在硅片表面形成了更均匀的绒面结构及亚微米结构，硅片的反射率从23%下降到18.5%，反射率的降低提升了太阳电池的受光面积。仿真结果表明，使用加入表面活性剂的腐蚀液后制备的太阳电池，其短路电流提升了0.25mA/cm2，光电转换效率提升了0.1%。
酸制绒 表面活性剂 多晶硅片 表面形貌 acid texturization surfactant multicrystalline silicon surface morphology
1 长沙理工大学 化学学院, 长沙 410114
2 湖南神州光电能源有限公司技术研发部, 长沙 410205
采用低温酸刻蚀, 通过优化HFHNO3H2O腐蚀溶液体系配比及相关工艺参数, 在多晶硅材料的表面制备了绒面结构, 并进行SEM表面形貌分析和反射谱的测试。结果表明, 低温刻蚀比常温刻蚀在生产工艺中更有利于控制反应速度, 从而得到效果较好的绒面结构。研究中发现, 在不同HFHNO3H2O腐蚀溶液体系配比中, 温度对反应速率的影响有较大差异, 当HNO3含量相对较低时, 低温刻蚀工艺有较好的效果。所得最佳绒面制备方案为：酸腐蚀溶液体系配比为VHF∶VHNO3∶VH2O=1∶4∶2, 温度为3℃, 反应速率控制为2.6μm/min。该方案已在25MW多晶硅太阳电池生产线上实施, 不增加工艺难度和生产成本, 适合于工业生产。
低温刻蚀 多晶硅 表面织构化 腐蚀速率 温度 lowtemperature etching multicrystalline silicon texturization etching rate temperature
1 School of Information and Communication Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160, CHN
2 Institute of Microelectronics, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, CHN
