绒面质量对多晶硅太阳能电池电性能影响的研究

绒面质量对多晶硅太阳能电池电性能影响的研究

袁秋红邹绍明李小力

袁秋红邹绍明李小力/江西渝州科技职业学院

【摘要】研究对比了不同减重对多晶硅太阳能电池性能的影响，采用金相显微镜、扫描电镜和测试分选机测试了不同绒面质量的电池片的微观形貌和电性能参数。研究发现，减重控制在0.40g左右时，多晶硅片绒面质量较好，复试较均匀，同时其电池片的性能也最佳。

【关键词】制绒；多晶硅太阳能电池；电性能

一、引言

多晶硅生产效率高，工艺成熟，由其制备的太阳能电池转换效率高，工艺也较成熟，特别是近年来，工艺技术的持续改进使起转化效率显著增高，致使迄今为止多晶硅太阳能电池占据着商业化太阳能电池的主导地位[1]。本文着重研究了绒面质量对多晶硅太阳能电池的电性能的影响规律，探索最佳绒面质量以指导实际生产。

二、实验

（一）实验原理

利用化学药品HNO3,HF，与原硅片发生反应，去除硅片表面的杂质和切割损伤层，控制制绒时间，使原硅片表面形成不同的凹凸不平的米粒，减少光反射，提高转换效率。化学反应式如下：

（二）实验过程

将电子级的浓硝酸、浓氢氟酸和纯水按5:1:3的比例配置好反应溶液,同时配置好PH=11左右的氢氧化钾水溶液，其作用是去除制绒后硅片表面的多孔硅；将去除多孔硅后的硅片放入氢氟酸与盐酸的水溶液中清洗，其作用是去除硅片表面的金属杂质和在水中形成的氧化膜，确保硅片表面处于疏水状态，最后放入烘干箱中将硅片表面水汽烘干，烘干温度为80度左右。现将试样分成三组，实验用的多晶硅片为A级片，每组200片，将制绒时间控制为150秒、200秒和250秒，通过控制反应时间来控制硅片表面的绒面质量。制绒烘干后再对这三组硅片以相同的工艺完成后续电池制作工艺流程即：扩散——等离子刻蚀——去磷硅玻璃——镀膜——丝网印刷——烧结与电性能测试。

三、实验结果与分析

图一至图三是将三组实验片制绒后在金相显微镜下拍摄的金相图片。

图一、制绒时间为250秒（减重0.55g）图二、制绒时间为200秒样（减重0.45g）

图三、制绒时间为150秒（减重0.39g）

对比这三张图片可发现：图一中的绒面的凹坑偏大，晶粒呈三角状，颗粒大小很不均匀，腐蚀偏大，绒面质量较差；图二中的凹坑表面看起来很细小，比较均匀，绒面质量也较好，结合SEM侧面腐蚀深度形貌（图四）可知，绒面局部有点腐蚀过度；相比较，图三中的凹坑最细小，也较均匀，且明显没有图二腐蚀的深，经粗略计算器腐蚀深度在3-5之间。

图四为减重为0.45g时的硅片扫描电镜图片，从图片中可以粗略估算出A处的腐蚀深度在9左右，B处的腐蚀深度在3-4之间。根据文献记载[2]：“多晶硅制绒较深会引起并联电阻减小，反向电流增大，甚至击穿。但是制绒较浅，会影响件反射效果，实际中发现，深度以3-5为宜”。很明显，减重为0.45g时，腐蚀有点过度。

图四、图二试样的SEM腐蚀深度形貌（放大2000倍）

表一、电性能参数对比

表一为各组试样电池片的电性能参数，从测试的参数、金相图片和扫描电镜图片可以看出，减重为0.40g左右时，电池片的电性能参数最佳。

四、总结

本文主要对比了不同减重对多晶硅电池片性能的影响。通过实验和讨论得知，将减重控制在0.39g-0.45g之间，腐蚀深度可以控制3-5微米之间，并能得到质量较好的绒面；同时将减重控制在0.39g-0.45g之间有利用能提高多晶硅太阳能电池片的电性能参数。

【参考文献】

[1]江海兵硅片清晰技术进展[J]硅谷，2008，（19）:199-200

[2]曹保成，于新好等氢氟酸在新型清洗工艺中的作用[J].半导体技术，2002,27（7）：23-25.