半导体衬底层的形成方法和异质结电池的制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池的制备，具体涉及一种半导体衬底层的形成方法和异质结电池的制备方法。

背景技术：

1、在提升异质结电池效率方面，如何获得良好的衬底层绒面结构，以提升异质结电池对入射光的吸收，以及如何与后续膜层工艺匹配，避免因为突出的构成绒面的微结构单元较为尖锐而造成划伤等问题，一直备受关注。目前异质结太阳能电池制绒工艺需要对绒面进行圆滑处理利于后续钝化提升，但是圆滑处理虽然可以使得构成绒面的微结构单元尖端不再尖锐变得圆滑，提高后续钝化层沉积的均匀性，提升钝化效果，但同时也会使得微结构单元的表面变得更加光滑平整，粗糙度降低，提升硅片的反射率，最终会减少电池对光的吸收。参见图5所示，圆滑处理后的微结构单元的尖端圆滑，但同时侧壁表面也光滑平整。

技术实现思路

1、因此，为解决对绒面进行圆滑处理会提升硅片反射率减少电池对光的吸收的问题，本发明提供一种半导体衬底层的形成方法和异质结电池的制备方法。

2、本发明提供一种半导体衬底层的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底层；在所述半导体衬底层的至少一侧表面进行制绒处理，以使所述半导体衬底层的至少一侧表面呈绒面；所述绒面包括若干微结构单元；对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理，在所述微结构单元表面形成若干孔洞结构。

3、可选的，对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理的步骤包括：将金属盐溶液、第一氧化剂和氢氟酸混合配置为第一腐蚀溶液；将所述半导体衬底层置于所述第一腐蚀溶液中进行第一反应；所述第一反应的温度为25℃-80℃；所述第一反应的时间为1s-150s；所述金属盐溶液和所述第一氧化剂的摩尔比为0.01-5；所述第一氧化剂和所述氢氟酸的摩尔比为0.001-2。

4、可选的，所述金属盐溶液包括金盐、银盐、铂盐、铜盐、镍盐中的一种或多种的组合；所述第一氧化剂包括双氧水、高锰酸钾、浓硝酸中的一种或多种的组合。

5、可选的，对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理的步骤包括：在所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面形成金属层；形成金属层之后，对所述金属层进行退火处理；对所述金属层进行退火处理之后，将第二氧化剂和氢氟酸混合配置为第二腐蚀溶液，将所述半导体衬底层置于所述第二腐蚀溶液中进行第二反应；所述第二反应的温度为25℃-80℃；所述第二反应的时间为1s-150s；所述退火处理的温度为200℃-800℃；所述退火处理的时间为60s-600s；所述第二氧化剂和所述氢氟酸的摩尔比为0.001-2。

6、可选的，所述金属层的厚度为5nm-20nm；所述金属层包括金层、银层、铂层、铜层、镍层中的一种或多种的混合；所述第二氧化剂包括高锰酸钾、硝酸、过氧化氢中的一种或多种的组合。

7、可选的，还包括:对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理之后，对所述半导体衬底层进行清洗处理；所述清洗处理采用硝酸或王水；所述硝酸的质量百分比浓度为30wt％-50wt％；所述清洗处理的时间为60s-900s。

8、可选的，对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理的步骤包括：提供阴极件和第三腐蚀溶液；所述半导体衬底层作为阳极；将所述阴极和所述阳极置于所述第三腐蚀溶液中通电，进行第三反应；所述阴极件包括石墨；所述第三腐蚀溶液包括hf溶液，第三腐蚀溶液的质量百分比浓度为0.1％-30％；所述第三反应的时间为1s-150s；所述第三反应的温度为25℃-60℃。

9、可选的，所述孔洞结构的深度为0.5nm-20nm。

10、可选的，所述孔洞结构的深度为1nm-10nm。

11、可选的，所述微结构单元的形状包括正金字塔形、倒金字塔形或微米圆台形；

12、可选的，所述微结构单元的高度为0.5-5μm。

13、本发明提供一种异质结电池的制备方法，采用本发明所述的半导体衬底层的形成方法制备半导体衬底层；还包括：在所述半导体衬底层的至少一侧表面依次形成本征半导体层、掺杂半导体层、透明导电膜以及栅线电极制备而成，其中在所述半导体衬底层的相对两侧的掺杂半导体层的导电类型相反。

14、本发明的有益效果在于：

15、本发明提供的半导体衬底层的形成方法，对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理，在所述微结构单元表面形成若干孔洞结构。一方面，在绒面本身能够增加太阳光的反射路径，增强绒面的陷光能力的基础上，进一步形成多孔洞结构，具有多孔洞结构的微结构单元构成的绒面结构能够进一步增加太阳光的反射路径，增强绒面的陷光能力，从而进一步降低半导体衬底层表面的反射率，且孔洞结构有利于能带弯曲以及能带间隙加宽，促进载流子分离，还可以将太阳光中部分高能辐射光转化成低能光，进而更有效地被半导体衬底层吸收，提高异质结电池的光电转换效率；另一方面，多孔结构形成的过程中，破坏了微结构单元尖端的部分的结构整体性，使尖端在成孔过程中断裂去除，即使孔洞结构的开口边缘形成了新的尖端，其尺寸和尖锐性也大大降低，与对绒面进行圆滑处理可以起到基本相同的效果。从而可以去除微结构单元表面的尖锐部分，提高后续沉积钝化层的均匀性，增加钝化效果。此外本发明提供的半导体衬底层的形成方法可以在后续与现有的常规钝化工艺配合，即可得到良好的反射率。无需开发额外的钝化工艺来匹配半导体衬底层，后续工艺简单易于实用。

16、相比于现有技术制绒后使用圆滑处理的方式得到的衬底层，现有技术的衬底层反射率为11.08％，本发明的方案可以降低至7.30％，由此制得的异质结电池，光电转换效率可提升约2.4％。

17、进一步的，本发明提供的半导体衬底层的形成方法，采用第一氧化剂和氢氟酸混合配置的第一腐蚀溶液配合金属离子进行化学腐蚀处理；相比于现有技术采用碱液进行圆滑处理或相比于单独采用酸液处理而言，碱性溶液对于制绒后的硅片的腐蚀多是各项同性反应，且反应速率快，对绒面主要起到抛光的作用，抛光效果会提高绒面的反射率；而单独的酸液难以与硅反应，难以对硅进行腐蚀，通常仅能够与氧化剂共同的作用下对制绒的绒面进行圆滑处理，但是无法形成若干孔洞降低反射率；而本发明提供的半导体衬底层的形成方法，利用金属盐溶液与由第一氧化剂和氢氟酸混合溶液形成的第一腐蚀溶液配合，对绒面进行圆滑处理的同时，会形成一些纳米级别的孔洞，增加入射光在绒面的反射路径从而进一步的降低了反射率，同时对制绒面起到了与圆滑处理基本相同的降低微结构单元尖端锐利程度的效果。

技术特征：

1.一种半导体衬底层的形成方法，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体衬底层的形成方法，其特征在于，对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理的步骤包括：将金属盐溶液、第一氧化剂和氢氟酸混合配置为第一腐蚀溶液；将所述半导体衬底层置于所述第一腐蚀溶液中进行第一反应；

3.根据权利要求2所述的半导体衬底层的形成方法，其特征在于，所述金属盐溶液包括金盐、银盐、铂盐、铜盐、镍盐中的一种或多种的组合；所述第一氧化剂包括双氧水、高锰酸钾、浓硝酸中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的半导体衬底层的形成方法，其特征在于，对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理的步骤包括：在所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面形成金属层；形成金属层之后，对所述金属层进行退火处理；对所述金属层进行退火处理之后，将第二氧化剂和氢氟酸混合配置为第二腐蚀溶液，将所述半导体衬底层置于所述第二腐蚀溶液中进行第二反应；

5.根据权利要求4所述的半导体衬底层的形成方法，其特征在于，所述金属层的厚度为5nm-20nm；所述金属层包括金层、银层、铂层、铜层、镍层中的一种或多种的混合；所述第二氧化剂包括高锰酸钾、硝酸、过氧化氢中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的半导体衬底层的形成方法，其特征在于，还包括:对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理之后，对所述半导体衬底层进行清洗处理；

7.根据权利要求1所述的半导体衬底层的形成方法，其特征在于，对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理的步骤包括：提供阴极件和第三腐蚀溶液；所述半导体衬底层作为阳极；将所述阴极件和所述半导体衬底层置于所述第三腐蚀溶液中通电，进行第三反应；

8.根据权利要求1所述的半导体衬底层的形成方法，其特征在于，所述孔洞结构的深度为0.5nm-20nm；

9.根据权利要求1所述的半导体衬底层的形成方法，其特征在于，所述微结构单元的形状包括正金字塔形或倒金字塔形或微米圆台形；

10.一种异质结电池的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及太阳能电池的制备技术领域，具体提供一种半导体衬底层的形成方法和异质结电池的制备方法。半导体衬底层的形成方法，提供半导体衬底层；在所述半导体衬底层的至少一侧表面进行制绒处理，以使所述半导体衬底层的至少一侧表面呈绒面；所述绒面包括若干微结构单元；对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面对所述半导体衬底层呈绒面的一侧表面通过酸性处理液配合氧化手段或电化学手段进行腐蚀处理，在所述微结构单元表面形成若干孔洞结构。本发明提供的半导体衬底层的形成方法，在部分所述绒面形成若干孔洞结构进一步降低半导体衬底层表面的反射率。

技术研发人员：李成,彭长涛,张良,张顾潇
受保护的技术使用者：安徽华晟新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23