【摘要】：太陽能電池普遍采用表面化學(xué)刻蝕制絨以減少光反射。在現(xiàn)有的可規(guī)�；瘧�(yīng)用的多晶硅太陽電池制絨技術(shù)中,常規(guī)HF/HNO_3/H_2O酸刻蝕方法因其具有制絨成本低、絨面制備效果穩(wěn)定的優(yōu)勢,是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的制絨技術(shù)。但當(dāng)該方法應(yīng)用在金剛石線鋸切割的多晶硅片制絨時卻遭遇障礙,制絨后硅片表面反射率偏高且其顯眼的切割紋也無法消除。金剛石線鋸切割技術(shù)與傳統(tǒng)的砂漿線鋸切割相比,具有切割效率高、切割損耗少、節(jié)能環(huán)保及加工成本低等優(yōu)勢。為了推進金剛石切割多晶硅片的產(chǎn)業(yè)化進程,需考慮利用現(xiàn)有濕法酸制絨設(shè)備及工藝條件的基礎(chǔ)上開發(fā)出新的低成本的配套制絨工藝,以期解決金剛石切割多晶硅片的制絨問題,從而使多晶硅片保持其應(yīng)有的低成本、高效率的市場優(yōu)勢。本文系統(tǒng)地研究了多晶硅片在HF/HNO_3/H_2O溶液中的刻蝕反應(yīng)過程,并在此基礎(chǔ)上研究采用物理或機械等方法開發(fā)出針對金剛石切割多晶硅片的預(yù)處理技術(shù),以改善金剛石切割多晶硅片的表面狀態(tài),使之達到酸制絨工藝的反應(yīng)條件并制備出較佳的絨面結(jié)構(gòu)。主要完成了以下幾個方面的研究內(nèi)容。1)研究了多晶硅片的刻蝕反應(yīng)過程,分析探討了HF/HNO_3/H_2O體系中溶液配比、刻蝕反應(yīng)時間、傳質(zhì)速率及硅片表面狀態(tài)對絨面結(jié)構(gòu)形成的影響。實驗結(jié)果顯示,不同刻蝕液溶液配比會影響酸腐蝕反應(yīng)過程的可控性及硅片表面的擇優(yōu)腐蝕作用;刻蝕反應(yīng)過程中硅片表面絨面結(jié)構(gòu)尺寸隨時間呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢,需精確控制刻蝕反應(yīng)時間使之形成深淺合適的絨面坑;刻蝕過程中溶液粘度等因素會影響反應(yīng)物及生成物的傳質(zhì)過程,并進而影響硅片的腐蝕速率和蝕坑形貌;多晶硅片的表面損傷缺陷結(jié)構(gòu)越多的區(qū)域具有更高的反應(yīng)活性,更易發(fā)生刻蝕反應(yīng)形成凹坑結(jié)構(gòu)。2)金剛石切割多晶硅片表面呈現(xiàn)密集的劃痕及不均勻的損傷結(jié)構(gòu)分布,其表面光滑區(qū)為致密的非晶硅結(jié)構(gòu),具有耐酸腐蝕的特性。這些表面特征決定了其難以在HF/HNO_3/H_2O酸腐蝕體系中刻蝕出理想的絨面結(jié)構(gòu)。3)研究采用超聲砂磨方法預(yù)處理金剛石切割多晶硅片,可在硅片表面產(chǎn)生類似砂漿切割多晶硅片的表面損傷結(jié)構(gòu)分布。預(yù)處理后的硅片經(jīng)常規(guī)酸腐蝕液刻蝕的絨面形貌也與砂漿切割多晶硅片相似,其光反射率(600nm處)絕對值較未處理的金剛石切割多晶硅片降低了約3%。4)研究采用相變方法預(yù)處理金剛石切割多晶硅片,可實現(xiàn)金剛石切割多晶硅片表層光滑區(qū)的非晶相完全轉(zhuǎn)變成晶體相。經(jīng)相變預(yù)處理后,金剛石切割多晶硅片與HF/HNO_3/H_2O酸刻蝕溶液反應(yīng)更為容易,且隨后在刻蝕深度、絨面形態(tài)及光反射率等性能方面與原始未經(jīng)處理的金剛石切割多晶硅片有顯著差異�；谙嘧冾A(yù)處理的金剛石切割多晶硅片的太陽能電池平均效率可達到18.62%,接近砂漿切割多晶硅片的18.70%,比原始金剛石切割多晶硅片的18.47%高出約0.15%。該方法將有望為金剛石切割多晶硅片的酸刻蝕制絨提供一條具有應(yīng)用前景的技術(shù)路線。
【圖文】：

圖 1.2 常規(guī)晶體硅光伏電池的基本結(jié)構(gòu)示意圖及工作原理.2 Basic structure and working principle of normal crystal silicon photovolt構(gòu)圖采用 P 型晶體硅作為襯底，正面制作成絨面結(jié)構(gòu)，通過區(qū)，發(fā)射區(qū)上面再鍍上一層 SiNx（氮化硅）減反射膜，電池刷后，其正面金屬銀漿料經(jīng)共燒結(jié)穿透反射膜材料形成正面面鋁漿經(jīng)燒結(jié)形成鋁硅合金背電場以及金屬接觸層。其工作半導(dǎo)體的光生伏打效應(yīng)，即當(dāng)太陽光照射 P/N 結(jié)時，便會并在內(nèi)建電場的作用下，電子驅(qū)向 N 型區(qū)，空穴驅(qū)向 P 型區(qū)剩的電子，，P 區(qū)有過剩的空穴，于是在 P/N 結(jié)的附近就形成相反的光生電場，并在 N 區(qū)與 P 區(qū)間產(chǎn)生了電動勢。當(dāng)接通流輸出。作上述結(jié)構(gòu)的晶硅電池，傳統(tǒng)的工業(yè)化生產(chǎn)晶硅太陽電池工個主要步驟：(1)絨面制備；（2）磷擴散；（3）生長減反射膜后電極及燒結(jié)。

硅片多線切割示意圖
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.4;TB306

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本文編號：2679776