一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié) 構(gòu)的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 黑硅（black silicon)是指幾乎可以吸收所有可見光、反射率極低的硅表面或硅 基薄膜，是最新研究發(fā)現(xiàn)的一種能大幅提高光電轉(zhuǎn)換效率的新型半導(dǎo)體材料。與一般的硅 材料相比，黑硅材料幾乎能陷住所有的可見光，故外觀看上去是黑色的；并且其表面結(jié)構(gòu)為 有序的錐形微結(jié)構(gòu)，光子進(jìn)入該結(jié)構(gòu)后不會(huì)直接被反射出來，而是經(jīng)過多次反射后進(jìn)入到 硅體里面，減少了光的反射，提高了光的利用率。由于黑硅材料具有優(yōu)異的抗反射特性，因 此，其在光伏領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。
[0003] 目前，黑硅的制備方法主要有以下幾種：激光刻蝕法、反應(yīng)離子刻蝕法（RIE)和金 屬催化劑溶液刻蝕法（MCT)，其中，反應(yīng)離子刻蝕法因其制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)陷光特性 好、反射率低、產(chǎn)品合格率高，成為制備黑硅的最常用的方法之一。反應(yīng)離子刻蝕法的工作 原理具體為：在低真空狀態(tài)下，利用輝光放電產(chǎn)生等離子體，在加速電場(chǎng)的作用下，粒子高 速轟擊在硅片表面，進(jìn)行物理刻蝕，另外粒子也與表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)刻蝕作用。 請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為反應(yīng)離子刻蝕法設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，該設(shè)備擁有一個(gè)高真空反應(yīng)室，反 應(yīng)壓力范圍在I. 3Pa~130Pa，真空室內(nèi)有兩塊平板電極，硅片放置在陰極上，通入氣體首 先變成活性離子，然后在電場(chǎng)的加速下轟擊硅片表面，同時(shí)活性粒子和硅反應(yīng)，達(dá)到制備黑 硅的目的。如圖2~3所示，圖2~3為采用不同制備方法得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電 鏡照片，其中，圖2為采用HF/HN0 3體系溶液刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照 片，圖3為采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片。比較可知，采用 不同制備方法得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)有較大差異，采用HF/HN0 3體系溶液刻蝕法制備得到的 黑硅表面結(jié)構(gòu)形狀為孔洞狀，大小為3 μ m~7 μ m，而采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅 表面結(jié)構(gòu)形狀為針狀，大小為200nm~400nm ;同時(shí)，采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅 相比采用HF/HN03體系溶液刻蝕法制備得到的黑硅反射率由20%下降到7%，反射率的降 低進(jìn)一步增加了黑硅對(duì)光的吸收，提高電池的短路電流。
[0004] 但是，采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，不易 進(jìn)行鈍化處理，表面結(jié)構(gòu)形成了過多的復(fù)合中心，復(fù)合嚴(yán)重。最終制得的電池片雖然短路電 流有所上升，但是開路電壓大幅下降，電池片的效率并沒有顯著提高，而且由于開路電壓降 低，在電池片制成組件后，封裝損失大大上升，組件功率沒有任何改善甚至有所下降。因此， 如何兼顧黑硅表面結(jié)構(gòu)的光學(xué)優(yōu)勢(shì)并降低由此帶來的復(fù)合損失，是目前研究人員亟待解決 的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理方法，采用 本發(fā)明提供的處理方法對(duì)黑硅表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，在保證黑硅具有較低反射率的同時(shí)，能 夠提高電池效率和組件功率。
[0006] 本發(fā)明提供了一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理方法，包括以下步驟：
[0007] a)將黑硅原料在氫氟酸溶液中進(jìn)行清洗，得到待處理的黑硅；
[0008] b)將待處理的黑硅在堿性溶液中進(jìn)行反應(yīng)，再經(jīng)水洗，得到處理后的黑硅；
[0009] c)將處理后的黑硅進(jìn)行酸處理，得到優(yōu)化后的黑硅表面結(jié)構(gòu)。
[0010] 優(yōu)選的，步驟a)中所述清洗的溫度為5°C~20°C，時(shí)間為Imin~lOmin。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟a)還包括：
[0012] 將清洗后的黑硅原料進(jìn)行水洗，得到待處理的黑硅。
[0013] 優(yōu)選的，步驟b)中所述堿性溶液包括氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液和氨水溶液中 的一種或多種。
[0014] 優(yōu)選的，步驟b)中所述堿性溶液的質(zhì)量濃度為1 %~35 %。
[0015] 優(yōu)選的，步驟b)中所述反應(yīng)的溫度為5°C~25°C，時(shí)間為Imin~lOmin。
[0016] 優(yōu)選的，步驟b)中所述水洗的溫度為5°C~80°C，時(shí)間為Imin~lOmin。
[0017] 優(yōu)選的，步驟c)中所述酸處理的過程具體為：
[0018] 將處理后的黑硅浸漬在酸溶液中進(jìn)行酸洗，再經(jīng)水洗，得到優(yōu)化后的黑硅表面結(jié) 構(gòu)。
[0019] 優(yōu)選的，所述酸溶液為氫氟酸、鹽酸和水的混合酸溶液。
[0020] 優(yōu)選的，所述酸洗的溫度為5°C~20°C，時(shí)間為Imin~lOmin。
[0021] 本發(fā)明提供了一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理方法，包括以下步驟：a)將黑硅 原料在氫氟酸溶液中進(jìn)行清洗，得到待處理的黑硅；b)將待處理的黑硅在堿性溶液中進(jìn)行 反應(yīng)，再經(jīng)水洗，得到處理后的黑硅；c)將處理后的黑硅進(jìn)行酸處理，得到優(yōu)化后的黑硅表 面結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明提供的處理方法對(duì)黑硅表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，不僅能夠有效去除黑硅表 面的多孔硅和金屬離子雜質(zhì)，還能夠去除黑硅表面損傷和懸掛鍵，降低黑硅表面結(jié)構(gòu)的復(fù) 合速率，得到優(yōu)化后的黑硅表面結(jié)構(gòu)，在保證其具有較低反射率的同時(shí)，能夠提高黑硅相應(yīng) 電池效率和相應(yīng)組件功率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的處理方法優(yōu)化后的黑硅相應(yīng) 電池效率在19%以上，相應(yīng)組件功率在270W以上。
【附圖說明】
[0022] 圖1為反應(yīng)離子刻蝕法設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為采用HF/HN03體系溶液刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片；
[0024] 圖3為采用反應(yīng)離子刻蝕法制備得到的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片；
[0025] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所用的黑硅原料表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1得到的優(yōu)化后的黑硅表面結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā) 明保護(hù)的范圍。
[0028] 本發(fā)明提供了一種用于優(yōu)化黑硅表面結(jié)構(gòu)的處理方法，包括以下步驟：
[0029] a)將黑硅原料在氫氟酸溶液中進(jìn)行清洗，得到待處理的黑硅；
[0030] b)將待處理的黑硅在堿性溶液中進(jìn)行反應(yīng)，再經(jīng)水洗，得到處理后的黑硅；
[0031] c)將處理后的黑硅進(jìn)行酸處理，得到優(yōu)化后的黑硅表面結(jié)構(gòu)。
[0032] 在本發(fā)明中，將黑硅原料在氫氟酸溶液中進(jìn)行清洗，得到待處理的黑硅。在本發(fā)明 中，所述清洗的目的是除去黑硅原料表面的有機(jī)物、油污等污染物，為后續(xù)處理提供潔凈表 面。在本發(fā)明中，將黑硅原料在氫氟酸溶液中進(jìn)行清洗的過程優(yōu)選具體為：
[0033] 將所述黑硅原料浸漬在所述氫氟酸溶液中進(jìn)行清洗，得到待處理的黑硅。本發(fā)明 對(duì)所述黑硅原料的來源沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售商品即可。在本發(fā) 明中，所述氫氟酸溶液優(yōu)選由氫氟酸和水混合后得到，所述氫氟酸和水的體積比優(yōu)選為1 : (4~10)，更優(yōu)選為1 :5。在本發(fā)明中，所述氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為30 %~55 %，更優(yōu)選 為49 % ;本發(fā)明對(duì)所述氫氟酸的來源沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售商品 即可。本發(fā)明對(duì)