1、 学生毕业学生毕业设计设计（论文论文） 题题 目目 单晶硅太阳电池表面织构化单晶硅太阳电池表面织构化 学学 院院 光伏工程学院光伏工程学院 专专 业业 光伏材料加工与应用技术光伏材料加工与应用技术 班班 级级 08 级光伏（级光伏（1）班）班 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 完成日期完成日期 2010.10 第 2 页 共 11 页 目目 录录 1.引言 . 4 2.实验原理和实验过程 . 4 2.1 实验原理 4 2.2 实验过程 5 3 实验结果及讨论 5 4.表面织构化技术应用 . 7 5 结论 . 9 6 致谢 . 10 7.参考文献 11 第 3 页 共 11 页 摘要摘要
2、：一种新型的腐蚀剂,磷酸钠(Na3 PO412H2O) 溶液,首次被用来腐蚀单晶硅太 阳电池。在 70 下,用 3 %的磷酸钠(Na3 PO412H2O) 溶液腐蚀 25min 就能在硅片表面 形成金字塔大小均匀、覆盖率高的绒面结构,并且其表面反射率也很低。通过 SEM 观察 发现:开始时,随着腐蚀时间的增加,金字塔的密度越来越大,最后达到饱和;而且对于不 同的浓度,温度,这种饱和时间不同;如果腐蚀时间过长,金字塔的顶部就会发生崩塌,从 而导致表面发射率的升高。虽然异丙醇( IPA) 在氢氧化钠(Noah) 溶液中会明显地改善 织构化的效果,但是在磷酸钠(Na3 PO4 12H2O) 溶液中却
3、会对织构化有很强的负面效应。 最后,在实验的基础上对腐蚀机理进行了深入地探讨并认为:择优腐蚀是金字塔形成的 最基本的原因,而缺陷、PO3 -4 或 HPO 2 -4 和异丙醇等仅仅是促进大金字塔形成的原因。 这种腐蚀剂的成本很低,不易污染工作环境且可重复性好,所以有可能用于大规模生产。 关键词关键词: :单晶硅;织构;磷酸钠;腐蚀 第 4 页 共 11 页 1.引引言言 在太阳电池表面形成绒面结构不仅可以降低表面的反射率,而且还可以在电池的内 部形成光陷阱,从而显著地提高太阳电池的转换效率1 。对于单晶硅太阳电池,主要 利用择优腐蚀原理,在硅片的表面形成金字塔结构而达到此目的。目前最常用的腐蚀
4、液 是Noah ( 或KOH) 、水和异丙醇的混合物26 。其中,异丙醇不仅可以帮助解除氢 气(H2 )气泡在硅片表面上的吸附,而且还可以促进大金字塔的形成。这种溶液对硅片织 构化的效果好,而且可重复性也很好;但是异丙醇不仅成本高,而且易污染工作环境。最 近,有人提出用Na2CO3 (或K2CO 3) 溶液来对单晶硅进行织构化处理7 、8 。其原理是 利用CO2 -3水解产生OH- ,而且CO 2 -3 或HCO-3 还起着异丙醇的作用,从而对单晶硅进行表面 织构化。由于不需要异丙醇,所以成本低且不易污染环境。然而,使用该腐蚀剂的腐蚀效 果的重复性较差,这使其很难在大规模生产中得以应用。本文将
5、首次采用磷酸钠 (Na3PO412H2O) 溶液对单晶硅太阳电池表面进行织构化处理,并对腐蚀过程以及异丙醇 的加入对织构化的影响作较深入的研究。最后,在实验的基础上对织构化的机理作以探 讨。 2.实验原理和实验过程实验原理和实验过程 2.1 实验原理实验原理 从化学角度, 我们知道, Na2CO3 和Na3PO4 12H2O 都是强碱弱酸盐,在水中会发生水解, 其离子反应方程式如下: CO2 -3 + H 2O HCO -3 + OHPO 3 -4 + H 2O HPO2 -4 + OH- 在平衡状态下,可以算出水解产生的OH- 的摩尔浓度如下9 : OH- = -Kh2 +K2h4 + Kh
6、 C 式中, Kh , C 分别为水的离解系数和原始溶液的摩尔浓度。因为K2hn Kh C 且 Kh =KwKa,所以水解得到OH- 的浓度大约为OH- =C KwKa 其中Ka 和Kw 分别为水解系数、一定温度下水的离子积常数。从上式可以定性地得 到:在一定的温度下,如果溶液的原始摩尔浓度相同,那么产生的OH- 的摩尔浓度OH- 则反比于K015a 。对于磷酸钠和碳酸钠,其水解系数分别为4117 10 - 13和4168 10 - 11 (298 K) 10 ,所以对于相同摩尔浓度的磷酸钠和碳酸钠,磷酸钠水解产生的OH- 的摩尔浓度OH- 大约是碳酸钠产生的OH- 的10 倍。从这个角度讲, 磷酸钠 (Na3PO4 12H2O) 溶液应比Na2CO3 溶液优越一些。 第 5 页 共 11 页 2.2 实验过程实验过程
