1、引言在PV-TRACofEUROPEANCOMMISSION
發(fā)表的“AVisionforPhotovoltaicTechnologyin2005”的報告中，可知多晶硅太陽能電池在光伏行業(yè)中所占的比例最大[1]。在21世紀光伏行業(yè)競爭激烈的今天，多晶太陽能電池的技術(shù)發(fā)展不僅要圍繞著“提高效率、降低成本”兩個主題，電池的外觀也開始引起更多人的關(guān)注。
由于多晶硅晶粒取向的隨機性，制備較好的多晶硅絨面效果一直是國內(nèi)外技術(shù)人員研究的熱點。目前，在多晶制絨眾多工藝中，酸腐蝕工藝[2.3]是一個比較容易整合到多晶太陽能電池處理工序中的制絨技術(shù)[4]，基本也是成本最低、應(yīng)用最為廣泛的制絨技術(shù)[5]。因此，使用低成本的酸腐蝕制絨技術(shù)制備具有高效、美觀的電池片已成為當今太陽能電池技術(shù)研究的重點。
本文采用酸腐蝕制絨技術(shù)，通過改變酸腐液的溫度和濃度配比，對多晶硅片進行各向同性腐蝕，用紫外反射光譜儀測其反射率，用掃描電子顯微鏡（SEM）對其形貌進行觀察，并進行分析，從而尋找更優(yōu)的多晶硅絨面效果。
2、實驗原理和過程
本實驗樣品是由英利（中國）能源有限公司生產(chǎn)的B參雜P型多晶A等硅片，電阻率為0.7-2.0Ω·cm，尺寸為156×156mm,厚度約為190μm。酸腐蝕制絨設(shè)備是由RENA廠家提供的RENA鏈式制絨機。腐蝕槽中的腐蝕液由濃度為65%的HNO3、40%的HF和去離子水（DI水）按一定比例混合而成，其中，HNO3具有強氧化性，在反應(yīng)中破壞硅表面的Si—H鍵，使Si被氧化為SiO2,此過程中生成的NO易溶于水生成HNO2,可起到自催化作用，促進反應(yīng)的進行。HF再與SiO2反應(yīng)生成H2SiF6絡(luò)合物，從而在多晶硅的表面發(fā)生各向同性腐蝕，形成多晶硅絨面。
試驗中，將濃度為40%的HF、65%的HNO3和去離子水（DI水）按34:145:70的體積比混合均勻，硅片在腐蝕液中為浸沒式腐蝕，腐蝕時間為1min,通過改變腐蝕液的溫度來控制腐蝕深度，溫度越高，腐蝕越深。對相應(yīng)腐蝕深度下的硅片進行反射率測定，用SEM觀察硅片表面的絨面效果，并對其進行電池效率跟蹤。
3、實驗結(jié)果及分析
圖1，是不同腐蝕深度下所測得的反射率與相應(yīng)腐蝕深度的曲線圖，由圖可以看出隨著腐蝕深度的增加，反射率逐漸增大。對其絨面進行SEM觀察，如圖2，分別是圖1曲線中a、b、c、d、e、f、g、h點放大4000倍的SEM圖。由圖2可以看出隨著腐蝕深度的增加，絨面效果也逐漸變好，但是當腐蝕深度達到4.5以上時，所制得的絨面開始呈現(xiàn)不均勻狀。將圖1中相應(yīng)腐蝕深度下的硅片進行電池處理過程中的其他工序處理，發(fā)現(xiàn)在鏈式PE鍍膜后，表面均勻性依次降低，即腐蝕越深，反射率越高，色差越嚴重，將其進行效率跟蹤，得到圖3的趨勢圖，早在2003年,HAUSERA,MELNYKI,FATHP等人就研究過酸腐蝕過程中腐蝕深度對電池效率的影響，得到酸腐蝕過程中腐蝕深度為3.6—4.5μm時，開路電壓和短路電流均達到最優(yōu)值，電池效率達到最優(yōu)狀態(tài)[6],由圖3也可以看出腐蝕深度在3.6—4.5μm之間時效率達到最優(yōu)值，再結(jié)合電池片色差情況，可得出在不影響效率的情況下，腐蝕深度越小，對制得的電池片越有利。
之后將腐蝕深度定在3.8±0.2μm，通過調(diào)整腐蝕液的比例，改變反射率，用肉眼觀察相應(yīng)表面發(fā)現(xiàn)反射率越高，表面越亮，對其絨面進行SEM觀察，如圖4腐蝕深度為3.8±0.2μm時不同反射率下的SEM圖，發(fā)現(xiàn)當反射率在20%—23%時，形成的絨面比較均勻,如圖5中的c、d、e。對不同反射率下的制絨硅片進行電池處理過程中的其他工序處理，發(fā)現(xiàn)在鏈式PE鍍膜后，反射率越高，鍍膜后表面越亮，晶格顯現(xiàn)的也厲害，色差越嚴重，將其進行效率跟蹤，得到圖5趨勢圖。
由以上分析可知，當腐蝕深度為3.8±0.2μm，反射率在20%—22%時，電池效率達到最優(yōu)值，且在不影響電池效率的情況下，腐蝕深度越小，反射率越小，色差越好，電池外觀越受客戶的青睞。
結(jié)論
由以上實驗可知在對酸腐蝕技術(shù)進行優(yōu)化時，改變腐蝕深度時，考慮制絨表面的反射率也尤為重要。本實驗通過改變酸腐液的溫度和配比尋找相對最佳腐蝕深度和反射率下的最優(yōu)多晶硅絨面，實現(xiàn)利用低成本的酸腐蝕技術(shù)制得高效率、外表美觀的電池片，即在不影響效率的同時解決由酸制絨工藝引起的色差問題。