光伏发电技术是一种清洁的绿色能源技术。随着国际社会对全球气候变暖及化石能源枯竭问题的日益关注,光伏发电技术越来越受到学术界和工业界的重视。硅基太阳电池是目前光伏发电市场中最成熟且份额最大的电池产品,而“降本增效”是行业发展的主旋律,也是光伏发电平价上网的推动力。提高太阳电池的光学性能是提高其光电转换效率的重要途径之一。近些年,随着金刚线切技术的大规模应用,硅片成本得以大幅下降。但金刚线切多晶硅片,具有浅切割损伤层和明显的切割线痕等特征,其大规模应用的难点在于常规酸制绒技术难以获得有效陷光绒面。近些年,金属催化化学刻蚀技术由于可以有效解决金刚线切多晶硅制绒的难题,且方法简单、成本可控,在行业内得到快速发展。但金属催化刻蚀技术在硅太阳电池中的应用仍面临诸多问题,如:工艺控制难、化学品用量大、内在反应机制尚无定论以及如何有效应用于单晶电池等。本论文主要聚焦于Ag催化化学刻蚀体系（Ag-MCCE）的硅表面微结构可控刻蚀研究。首先,从研究硅片表面Ag纳米颗粒（AgNPs）无电沉积特征以及在H2O2/HF体系中Ag催化化学刻蚀特征入手,尝试给出该过程的内在反应机制和反应动力学。然后,基于刻蚀的内在机制,提出并研究了互补刻蚀以及臭氧水（DIO3）作为空穴注入剂的新思路和反应动力学,并成功制备优化的亚微米绒面。最后,基于Ag-MCCE的反应特点,提出了微-纳复合结构和异面微结构制备的新途径。这些研究成果,大部分已在单、多晶硅太阳电池的大规模生产中得到验证和应用。主要研究内容和研究结果总结如下:1、硅片表面无电沉积的AgNPs的研究。重点研究了不同参数条件下 AgNPs沉积的形貌特征和影响因素。结果表明:低浓度、低温度、较短反应时间以及适量HF的添加是AgNPs均匀沉积的更有利条件,从而提出了痕量Ag-MCCE的新工艺,大幅降低生产成本。2、H2O2/HF体系Ag-MCCE的反应动力学研究。H2O2与HF的浓度比例（定义ρ值）代表了硅片表面的氧化-溶解的过程,不同ρ值体系下Ag-MCCE具有显著的反应动力学差异。研究结果表明:硅表面Ag-MCCE刻蚀的微结构形貌以及反射率与ρ值、反应温度、反应时间等因素强相关。3、Ag-MCCE与碱刻蚀互补刻蚀的研究。多晶硅片具有不同取向的晶粒,碱刻蚀或Ag-MCCE均导致晶粒间反射率及外观具有明显差异的问题。本工作提出一种互补刻蚀的技术加以解决,从而实现“无花”多晶电池的制备。结果表明:在优化的互补刻蚀工艺条件下,晶粒间的色差得以消除,电池外观均匀;且制备的电池和组件具有较优的电学性能和较高的户外实测发电量。4、Ag-MCCE工艺中,DIO3替代H2O2作为空穴注入剂的研究。DIO3较H2O2具有更强的氧化性能,通过对DIO3/HF体系的优化,制备的多晶PERC电池平均效率比常规酸制绒多晶PERC电池提高了 0.58%。这一结果表明,利用DIO3替代H2O2作为Ag-MCCE的氧化剂,原理和技术上是完全可行的;特别是采用等离子放电技术实时制备DIO3,简单、低成本,具有大规模应用的潜力。5、Ag-MCCE技术应用于单晶硅电池的研究。目的是在单晶碱制绒金字塔微米初级绒面结构上制备均匀的纳米次级绒面结构,并研究了 AgNPs在微米金字塔表面的附着特性及其对纳米结构均匀性和电池性能的影响。研究结果表明:通过添加聚乙烯吡咯烷酮（PVP）可改善AgNPs在微米金字塔表面的附着均匀性,制备的纳米结构在微米金字塔结构表面分布均匀;制得单晶PERC电池平均效率达22.22%,较未改善的对比组提升0.46%;且独特的微-纳复合绒面可实现单晶太阳电池的全角度陷光。6、Ag-MCCE技术制备单晶硅异面微结构的研究。针对工业大规模生产的要求,提出并开发出一种基于背靠背硅片贴合的Ag-MCCE专利技术,成功在单晶硅片上实现异面微结构的制备:正面形成蜂巢结构的陷光绒面,而背面则是碱抛光面。研究结果表明,该异面微结构单晶PERC电池得益于更优的背钝化效果以及更低的空间电荷区复合损失,平均效率较常规单晶PERC电池提高了 0.12%;且正面蜂巢结构绒面对入射光角度不敏感,同样具有较优的全角度陷光性能。