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随着世界性的能源危机,新能源光伏产业迎来了巨大的发展。其中,晶硅太阳电池已经占据了光伏产业90%以上的份额。制绒工艺对电池的效率至关重要,而不同类型的硅片需采用不同的制绒工艺:单晶硅通常采用KOH碱式制绒;多晶硅(mc-Si)则采用HF/HNO3混酸体系;近年来本课题组研发了基于AgNO3/HF/H2O2溶液体系的金属催化化学刻蚀(MCCE)技术,所制备的多晶黑硅太阳电池效率提升了 0.4%以上。为了进一步扩展MCCE技术的应用,本论文针对类单晶硅(qsc-Si)片和多晶硅片的制绒优化了MCCE技术。 (1)由于有相当一部分的类单晶硅片含有多晶晶粒,采用常规碱制绒和常规酸制绒工艺均无法获得理想的陷光绒面结构,因此需采用 MCCE 技术加以解决。其主要步骤如下:首先分别采用碱式去除表面损伤层(N-DRE)和酸式去除表面损伤层(H-DRE),然后对硅片采用MCCE技术制备黑硅,再通过HF/HNO3修正刻蚀技术制备出约300 nm的微纳米绒面结构,最后制备成电池。结果表明:H-DRE制备的类单晶黑硅太阳电池的效率最高,在18.4-18.9%;常规酸制绒类单晶硅太阳电池效率次之,在17.63-18.45%;而N-DRE制备的类单晶黑硅太阳电池效率最低,在16.79-17.86%。同时,H-DRE制备的类单晶黑硅太阳电池的表面色差得到了有效抑制,说明了MCCE技术能解决类单晶硅片的制绒难题,并提高了效率。 (2)多晶硅制绒通常采用各向同性的HF/HNO3体系获得微米级绒面,电池外观极佳,然而由于陷光效果不佳,电池效率不高;因此,需采用 MCCE 技术获得更好的纳米陷光绒面,从而有效提高电池效率,但是由于其各向异性刻蚀的特征,黑硅电池色差明显。该部分工作在HF/HNO3体系中加入AgNO3,研究其对制绒动力学的影响,并找出优化的工艺参数。通过调控MCCE的温度、时间、浓度、添加剂等参数,成功在砂浆线切多晶硅片上制备出500-1000 nm大小的微纳米绒面结构,并表现出各向同性的刻蚀特征。同时,将优化的工艺应用于金刚线切多晶硅片,也成功地制备出各向同性的微纳米绒面结构,而且所特有的金刚线切平行切割线痕被有效去除。 综上,本工作针对类单晶硅(qsc-Si)片和多晶硅(mc-Si)片,通过优化MCCE工艺参数,提高了效率并改善了各自的缺陷,体现出该技术具有普适性,应用潜力巨大。