太阳能电池单晶硅表面织构化正交试验木.PDF

维普资讯 华 南 理 工 大 学 学 报 (自然科 学版 ) 第34卷 第 10期 JournalofSouth ChinaUniversityofTechnology Vo1．34 NO．10 2006年 10月 (NaturalScienceEdition) October 2006 文章编号 ：1000—565X(2006)10—0011-04 太阳能电池单晶硅表面织构化正交试验木 沈 辉。 柳锡运 (1．中山大学 太阳能系统研究所，广东 广州510275；2．华南理工大学材料科学与工程学院，广东 广州 510640) 摘 要 ：在单晶硅太阳能电池的制备过程中，经常利用碱溶液对电池表面进行 “织构”，以 形成陷光，增强对光的吸收．在NaOH溶液中制备硅片时，由于各个晶面的腐蚀速率不同， 在硅片表面会形成类 “金字塔”形绒面．碱溶液浓度、添加剂用量、反应温度 以及时间等都 会影响到绒面的形成．文中通过正交试验方法，分析 了各个因素对绒面形成的影响，得 出 了最佳的试验条件为：碱溶液浓度为 2．5％；反应温度为95oc；添加剂用量为5％；腐蚀时 间为 30min． 关键词：太阳能电池；单晶硅；正交试验；织构化 中图分类号：TK514 文献标识码：A 对于相同光电转换效率的太阳能电池来说，太 本文中主要是从工业化的角度来考虑，选择 阳光吸收越多，太阳能光电利用越大．为了增加太阳 NaOH作为反应物，乙醇作为添加剂，通过正交试验 能电池对光的吸收，工业生产中利用碱溶液的各向 分析碱溶液浓度、反应温度、腐蚀时间以及添加剂用 异性腐蚀，在单 晶硅表面形成类 “金字塔”状的绒 量等因素对绒面质量的影响，为工业生产提供依据． 面，同一束光在绒面上多次反射 ，增强了光的吸收， 1 试验原理与试验设计 绒面起到了 “陷光”的作用． 各向异性腐蚀，即在不同的晶面上有不同的溶解 1．1 绒面 “陷光”效果 速率，是在碱性溶液中硅刻蚀的一个典型的特征 ． 碱的异性腐蚀可以在单晶硅表面上形成类 “金 人们分别采用了NaOH、KOH、NaPO 、NaHCO 和 字塔”形结构，图 1为周期性的 “金字塔”绒面陷光 NaSiO等溶液进行了单 晶硅的绒面制备研究 ． 的二维示意图 J，入射光线 ，在金字塔某侧面上的 E．Vazsonyi等人对NaOH溶液中以异丙醇作为添加 第一点入射后，反射光会在另外的一个金字塔侧面 剂进行了系统的研究，可以获得反射率为 12．5％， 再次入射形成第二次光吸收，经计算可知还有 11％ 覆盖率为 100％的绒面 ． 的二次反射光可能进行第三次反射和折射，由此可 正交试验法是利用排列整齐的表——正交表来 算得绒面的反射率为9．04％ ． 对试验进行整体设计、综合比较、统计分析，实现通 过少数的试验次数找到较好的生产条件，以达到最高 生产工艺效果．正交表能够在因素变化范围内均衡抽 样，使每次试验都具有较强的代表性，由于正交表具 备均衡分散的特点，保证了全面试验的某些要求，这 si(1oo) 些试验往往能够较好或更好地达到试验的目的． 图1 “金字塔”覆盖的绒面陷光二维示意图 Fig．1 Two—dimensionalsketchmapoftrappinglighton “pyra— 收稿 日期：2005—10—27 mid”coveredtexturizationsu~ace 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目