多晶硅太阳能电池片绒面化处理增效的研究

论文摘要

能源是人类社会向前发展的基础,环境是人类可持续发展的必要条件。太阳能光伏发电作为一种重要的清洁新能源,越来越引起人们的关注。最近几年,太阳能电池的产量以前所未有的速度增长,其中多晶硅太阳能电池占据市场的53%。在晶体硅电池制造工艺中,酸液刻蚀技术越来越多的应用于多晶硅太阳电池工业化生产。但一般酸液刻蚀表面减反射效果尚不理想,而且其自催化性使其在应用过程中出现可控性差、重复性差等问题。本文围绕多晶硅表面酸刻蚀处理技术的改进开展初步研究。我们首先详细研究了HF/HNO3/H2O系统制备太阳能级多晶硅片表面减反射面的一些规律。研究了不同溶液配比、温度、水的添加对刻蚀速率的影响规律,不同阶段的刻蚀形貌及其对应的反射率特性。结果表明:HF（40%）:HNO3（70%）的体积比为99:1～94:6（富HF）情况,或者HF（40%）:HNO3（70%）的体积比10:90～5:95（富HNO3）情况下,;温度控制在0～20℃;水的添加能使刻蚀速率满足工业化生产的需要。在HF（40%）:HNO3（70%）:H2O=24:1:5（vol）,室温下制备出的多晶硅片减反射面,其平均反射率达到最低,12%,并且刻蚀速率为10μm/min左右,符合工业化生产要求。其次,研究了添加物理辅助手段——超声波的应用来优化了HF/HNO3系统,并详细研究了超声波的加入对刻蚀速率的影响以及对表面形貌和反射率效果的影响。超声波的加入能使HF/HNO3系统对多晶硅片的刻蚀速率进一步降低,达到5μm/min,同时有利于多晶硅表面微粗糙度的形成,所制备的多晶硅绒面平均反射率达到了3.5%。再者,本论文提出了一个新的刻蚀体系——紫外辐照下的HF/HBr——来制备多晶硅片的减反射面。用正交实验法研究了新型刻蚀体系中各成分对刻蚀速率的影响,重点研究了影响力最大的HF的添加量对刻蚀速率的影响。并进一步研究了最佳配比下不同阶段的刻蚀形貌及制备出的反射率特性情况。新系统制得的多晶硅片减反射面,其平均反射率最低达到5%,刻蚀速率为12μm/h,反应稳定,易于控制,有一定的工业应用前景。最后,本文提出了一些后续工作的建议,希望刻蚀体系的进一步优化能使其早日应用于太阳能多晶硅片减反射面制备的工业化生产。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 太阳能电池研究的意义及其发展趋势
• 1.2 晶体硅太阳能电池新技术的发展情况
• 1.3 从硅太阳能电池发展趋势看硅片表面绒面化处理研究的意义
• 1.4 多晶硅太阳电池绒面制备技术
• 1.4.1 机械刻槽工艺
• 1.4.2 反应离子刻蚀技术
• 1.4.3 湿法腐蚀
• 1.5 本文研究的主要内容
• 3/H₂O体系中的刻蚀研究'>第2章 多晶硅片在HF/HNO₃/H₂O体系中的刻蚀研究
• 2.1 引言
• 3/H₂O等酸性体系中的刻蚀机理与动力学研究'>2.2 国内外对硅晶体表面在HF/HNO₃/H₂O等酸性体系中的刻蚀机理与动力学研究
• 2.3 实验方法
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 刻蚀速率
• 2.4.2 表面形貌
• 2.4.3 反射率
• 2.5 本章小结
• 第3章 超声波辅助酸刻蚀法制备多晶硅减反射绒面
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验结果和讨论
• 3.3.1 刻蚀速率
• 3.3.2 表面形貌
• 3.3.3 反射特性
• 3.4 本章小结
• 第4章 多晶硅片紫外线辐照增强酸腐蚀研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 正交实验
• 4.2.2 紫外辐照下的HF/HBr体系实验
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 正交实验结果与讨论
• 4.3.2 腐蚀速率
• 4.3.3 表面形貌
• 4.3.4 反射特性
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 研究结论
• 5.2 本文创新点
• 5.3 对多晶硅表面减反射技术研究与发展的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果