硕士论文——太阳电池单晶硅绒面制备及应用

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1、太阳电池单晶硅绒面制备及应用摘要摘要表面反射是太阳电池发电能量损失的一部分，绒面结构能降低表面的反射率，提高太阳光的利用率。各向异性腐蚀，即在不同的晶面上有不同的溶解速率，是在碱性溶液中硅腐蚀的一个典型的特征。[100]晶向的单晶硅片在碱性溶液中的异性腐蚀能够在硅片表面形成覆盖“金字塔”形四方锥的绒面结构。入射到四方锥侧面的光线其反射光将入射到临近四方锥，同一束光形成了二次入射，起到了陷光效果。本文选用氢氧化钠—乙醇系统进行了绒面制备研究，实验采用正交实验法对影响绒面制备的因素进行了分析；利用扫描电子显微镜（SEM）分析样品表面形貌，观察表面四方锥的大小及分布；用带积分球的分光光度计

2、测试了样品的表面反射率，反射率作为评价表面绒面陷光效果的重要指标。氢氧化钠溶液浓度、溶液温度、腐蚀时间和添加剂乙醇的用量都是影响单晶硅表面绒面制备的因素，通过正交实验得到氢氧化钠浓度在1wt%到4wt%范围内影响不显著；温度在80～95℃范围内硅片表面反射率变化不显著;而腐蚀时间和添加剂乙醇用量是绒面制备的显著因素；随着腐蚀时间的增长，表面四方锥的大小会一步一步突显“长大”，分布也比较均匀，最优的腐蚀时间为30分钟；乙醇可以降低溶液表面的张力，有利于加快表面气泡的逸出，对调整异性因子和提高绒面一致性都有好处，但是用量太多反而会降低异性因子，最优的用量为5vol%。在优化条件下，得到绒

3、面样品表面加权平均反射率为14.65%，接近理论加权平均反射率值13.5%。分析了去损伤层的厚度对绒面的影响，去损伤层不充分会引起制备的表面绒面外观不均匀。90℃下，在10%的氢氧化钠溶液中至少去损伤层4分钟，这时去损伤层的厚度为25μm左右；分析了四方锥大小对反射率的影响，当四方锥在5~10μm左右时，表面反射率比较低，当四方锥大小为5μm时，反射率最低。“花片”现象是表面外观不均匀的现象，不会影响硅片表面的陷光效果和太阳电池的电学性能，最主要是因为腐蚀溶液的不稳定造成的。硅酸钠作为添加剂会提高制备绒面的稳定性，当硅酸钠用量为0.4wt%的时候表面陷光效果最好，外观比较均匀。磷酸钠

4、也可以替代硅酸钠作为添加剂。将绒面制备方法应用到了工厂太阳电池工艺中，制备了单晶硅绒面电池，得到的电池效率为14.72%，填充因子为0.7316。关键词：绒面陷光正交实验“花片”现象I硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTSurfacereflectionispartoftheenergylosswhengenerateelectricitybysolarcells,texturedsurfacestructurecanreducethesurfacereflectionratioandraisetheutilizationofsunlight.Anisotropicetc

5、hingwhichmeanshavedifferentetchingspeedondifferentorientation,isatypicalcharacteristicofwaferetchinginalkalinesolution.Anisotropicetchingthathappenedon[100]orientationofmonocrystallinewaferinthealkalinesolutioncanformatetrahedrontexturestructurelike“pyramid”onthewafersurface.Lightincidenttoonet

6、etrahedron,thenthereflectedlightwillincidenttotheneighboringtetrahedron,sothelightcometobecouple-incidence,solighttrappinghappened.Inthisthesis,wedidsometextureresearchbysodiumhydroxide-ethanolsystemandanalysesthefactorsthataffectthetextureproducingbyorthogonalexperiment;analyzingthesamplesurfa

7、cebyScanningElectronMicroscopy(SEM)，observethesizeanddistributingoftetrahedronsonthesurface;testthesurfacereflectionratioofthesample,reflectionratioisanimportantvalueusedforevaluatethelighttrappingeffect.Sodiumhydroxidesolutioncon