多晶硅太阳能电池湿法制绒低腐蚀量研究

石亚芬+李倩+闫英丽+刘新玉

摘 要：本文主要研究制绒采用低腐蚀量工艺对太阳能电池电性能的影响，通过严格均分的原硅片，在制绒工序调整不同的减重工艺，并配合湿法刻蚀背面抛光效果，其他工序采用相同的工艺进行生产，并通过SEM表征及反射率的测试分析研究不同腐蚀量对绒面形成的影响，结果表明，低的减重克数对制绒后绒面反射率及表面腐蚀坑均有优势。

关键词：低腐蚀量；背面抛光；电池参数；多晶硅电池

中图分类号：TM914 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0068-01

1 引言

太阳能是最重要的清洁可再生能源，预计2040年太阳能总装机容量将占全球发电量的15%～20%[1]。大规模利用太阳能发电的关键是制备成本低、高效率的太阳能电池。目前国际市场上98%以上的光伏电池均为多晶硅太阳能电池[2]。普通平面硅片对太阳光具有一定的反射（400～1000nm波长范围内反射率为30%～40%），因此在太阳能电池的生产工艺中，需要在硅片表面加工出具有减反射效果的微结构（即绒面）以提高转换效率，具体效果包括：（1）对光进行多次反射，提高太阳光在硅片表面的吸收效率，增加短路电流；（2）延长光在硅片中的光程，增加对光生载流子的数量；（3）曲折的绒面可增加P-N结面积，增加对光生载流子的收集率；（4）少子寿命的延长可改善太阳能电池的长波光谱响应（红光响应）。本文主要是鉴于多晶硅片切割技术越来越进步，硅片表面损伤层越来越薄，故在电池生产过程中，制绒工序可尝试降低减重克数，减小腐蚀深度，降低表面反射率增加光的吸收，从而提升效率。

2 实验过程

本实验选用P型多晶156mm*156mm硅片，制绒前均分两组片源，每批500片，选取稳定的制绒线，通过调整腐蚀速度及药液温度来控制硅片腐蚀速度，达到不同的硅片减重克数；由于制绒减重较少，以防背面损伤层去除不干净，湿法刻蚀配合高腐蚀量使背面有更好的抛光效果。实验计划制绒腐蚀量将控制在3.4-3.6μm（正常生产）和3.0-3.2μm（试验组）；配合湿法刻蚀高腐蚀量工艺进行，其他工序使用相同设备和工艺生产，以保证试验数据的准确性。

3 结果与讨论，制绒不同腐蚀量严格对比

3.1 电性能对比

制绒工序，一组采用产线正常工艺进行生产测试实验前后腐蚀量在3.40-3.45μm之间，另一组通过调整优化工艺降低减重克数测试实验前后低腐蚀量在3.05-3.15μm之间，湿法刻蚀配合正常工艺生产，具体电性能参数如表1。

3.2 制绒后SEM表征及反射率测试

制绒后选取不同腐蚀量的硅片，通过扫描电镜观察容貌的微观结构，来判断绒面情况；同时通过光谱响应测试仪对制绒后及镀膜后硅片进行反射率测试，这两项均是表征多晶硅片制绒效果的重要参数。

3.3 表征和数据分析

（1）从SEM表征结果分析，腐蝕量在2.8-3.0μm时从表面有类似清洗不干净的损伤层，并且绒面均匀性较差；腐蚀量在3.48-3.6μm时，绒面均匀，但腐蚀坑较浅；在3.1-3.2μm时绒面均匀性好，并且绒面为较深较窄的深坑。（2）制绒后反射率测试显示腐蚀量高相对应的反射率也要高，在300nm-1100nm波段范围内，腐蚀量低的硅片反射率都较低；镀膜后反射率测试显示低腐蚀量在短波和长波处反射率都要比高腐蚀量的硅片低。（3）电性能方面，由于腐蚀量低，表面腐蚀坑较为均匀，表面反射率降低，最终短路电流提升了25mA，从而提升电池效率0.048%。

4 结语

通过对制绒工艺的优化，降低减重克数，减小腐蚀深度，从而能够降低绒面反射率，增加光的吸收，使电池片的短路电流得到有效提升，同时为了防止腐蚀深度减小导致背面损伤层不能完全去除，因此湿法工序配合高腐蚀量高抛光工艺使背面得到很好的抛光效果，最终能使太阳能电池装换效率得到更好的提升。此次实验表明，制绒腐蚀量控制在3.2μm左右，湿法刻蚀腐蚀量控制在1.8-1.9μm左右，电池转换效率能够得到提升。

参考文献

[1]邢鹏飞，赵培余，郭菁，等.太阳能级多晶硅切割废料浆的综合回收[J].材料导报，综述篇，2011，25（1）：75.

[2]徐华华，沈辉，梁宗存.太阳能级多晶硅生产与发展概况[J].材料导报，2008，22（9）：86.