太阳能电池硅片清洗和制绒综述

类单晶材料的湿法化学制绒工艺
湿法化学刻蚀工序与硅太阳能电池制造关系极大。除了除去寄生切割损伤和杂质外，重要的是大大减少了光亮硅片表面（Refl.>30%)的反射。最近，一种新颖的晶硅材料正进入太阳能电池和组件市场，它结合了单晶硅和多晶硅衬底的特性。所谓“类单晶”硅片显示出普通多晶硅表面区域和大百分比的“准单晶”面积，几乎没有可见的晶粒边界。由于多晶向必须均质制绒，为了产生各向同性的随机刻蚀坑，要求用酸湿法化学加工。但是，“准”单晶表面区域用各向异性碱性刻蚀易形成随机棱锥结构，呈现最低的光反射比。

图9总结了“准单晶”表面面积百分比增加时，多个“类单晶”硅表面湿法化学制绒的结果。平均表面反射直接取决于多晶/“准单晶”的分布和它们对所用的湿法化学制绒溶液的特定响应。

标准的碱性加工产生不均匀的制绒结果，包括“准单晶”和多晶表面区域最高的相对反射比差异(ΔRefl.≈20%)。标准酸性(Isotex)加工表现出略胜一筹的均匀制绒(ΔRefl.≈1%)，不过局限于比较高的光反射比(Refl.≈26-27%)。关于较低表面反射比的优化必定与形成的刻蚀坑的性质相联系，因此酸性溶液受到限制(Refl.24-26%)。可用的标准刻蚀方法没有一个能实现“类单晶”硅衬底的满意制绒(Refl.＜20%，ΔRefl.＜3%)。

但是，采用的湿法化学方法显示出很有希望的结果，可以克服多晶和“准单晶”表面区域高表面反射和不均匀制绒的限制。

“类单晶”制绒Ⅰ代表一个根据在多晶表面区域上减少抛光效应的可调节刻蚀菜单，建议它应用于“准单晶”面积百分比低的“类单晶”材料。测出的“准单晶”和多晶表面面积之间的反射不均匀性降到ΔRefl.≈12%。

“类单晶”制绒Ⅱ显著地降低了检测的反射比差异（ΔRefl.≈16%），同时保证了低的平均光反射比。这些制绒溶液应该用于“准单晶”面积百分比很高的“类单晶”材料。

“类单晶”制绒Ⅲ有效地平衡了“准单晶”和多晶表面区域的制绒差异（ΔRefl.≈8%），但减少平均光反射比受到限制（至少23%）。因此，目前大多数工作是针对通过降低表面反射增加太阳光线的利用。

需要重新调整标准的加工步骤（SiNX ABC，印刷，烧结），以比较太阳能电池一级上的不均匀制绒的“类单晶”硅片。图10总结了“类单晶”制绒Ⅰ、“类单晶”制绒Ⅱ和优化的酸性（Isotex）刻蚀方法的太阳能电池数据（IV测量数据），以标准碱性制绒作参考。适合于硅太阳能电池制绒的“类单晶Ⅱ”优于其它二种刻蚀方法，把电损失低（高FF和Voc）与减少光反射比（高Isc）很好地结合在一起。与标准碱性加工相反，酸性制绒显示出明显的反射损失（低Isc），因此太阳能电池效率（Eta）低下。