1、引言在PV-TRACofEUROPEANCOMMISSION
發(fā)表的“AVisionforPhotovoltaicTechnologyin2005”的報(bào)告中，可知多晶硅太陽(yáng)能電池在光伏行業(yè)中所占的比例最大[1]。在21世紀(jì)光伏行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，多晶太陽(yáng)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(gè)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(jī)性，制備較好的多晶硅絨面效果一直是國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員研究的熱點(diǎn)。目前，在多晶制絨眾多工藝中，酸腐蝕工藝[2.3]是一個(gè)比較容易整合到多晶太陽(yáng)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(dāng)今太陽(yáng)能電池技術(shù)研究的重點(diǎn)。
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(duì)多晶硅片進(jìn)行各向同性腐蝕，用紫外反射光譜儀測(cè)其反射率，用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)其形貌進(jìn)行觀察，并進(jìn)行分析，從而尋找更優(yōu)的多晶硅絨面效果。
2、實(shí)驗(yàn)原理和過程
本實(shí)驗(yàn)樣品是由英利（中國(guó)）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?zhǔn)街平q機(jī)。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(qiáng)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(jìn)反應(yīng)的進(jìn)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(yàn)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(shí)間為1min,通過改變腐蝕液的溫度來(lái)控制腐蝕深度，溫度越高，腐蝕越深。對(duì)相應(yīng)腐蝕深度下的硅片進(jìn)行反射率測(cè)定，用SEM觀察硅片表面的絨面效果，并對(duì)其進(jìn)行電池效率跟蹤。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
圖1，是不同腐蝕深度下所測(cè)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(duì)其絨面進(jìn)行SEM觀察，如圖2，分別是圖1曲線中a、b、c、d、e、f、g、h點(diǎn)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(dāng)腐蝕深度達(dá)到4.5以上時(shí)，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(jìn)行電池處理過程中的其他工序處理，發(fā)現(xiàn)在鏈?zhǔn)?/span>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(yán)重，將其進(jìn)行效率跟蹤，得到圖3的趨勢(shì)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(duì)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(shí)，開路電壓和短路電流均達(dá)到最優(yōu)值，電池效率達(dá)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(shí)效率達(dá)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(duì)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(duì)其絨面進(jìn)行SEM觀察，如圖4腐蝕深度為3.8±0.2μm時(shí)不同反射率下的SEM圖，發(fā)現(xiàn)當(dāng)反射率在20%—23%時(shí)，形成的絨面比較均勻,如圖5中的c、d、e。對(duì)不同反射率下的制絨硅片進(jìn)行電池處理過程中的其他工序處理，發(fā)現(xiàn)在鏈?zhǔn)?/span>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(yán)重，將其進(jìn)行效率跟蹤，得到圖5趨勢(shì)圖。
由以上分析可知，當(dāng)腐蝕深度為3.8±0.2μm，反射率在20%—22%時(shí)，電池效率達(dá)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(shí)驗(yàn)可知在對(duì)酸腐蝕技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，改變腐蝕深度時(shí)，考慮制絨表面的反射率也尤為重要。本實(shí)驗(yàn)通過改變酸腐液的溫度和配比尋找相對(duì)最佳腐蝕深度和反射率下的最優(yōu)多晶硅絨面，實(shí)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(shí)解決由酸制絨工藝引起的色差問題。