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近几年金刚线切割技术使单晶硅电池大大降低了与多晶硅电池成本差距。由于采用金刚线切割多晶硅片在清洗制绒技术环节存在技术瓶颈,存在不易制绒、反射率高、转化效率低等问题,导致金刚线切割的多晶硅电池片不能在行业内成规模应用。目前行业内采用黑硅技术来解决该问题,但对成规模性黑硅制绒工艺及影响因素的研究并不深入。本文以金刚线切割多晶硅片为研究对象,从反应离子刻蚀（RIE）干法制备黑硅和银催化化学腐蚀（MCCE）湿法制备黑硅两种工艺出发,利用规模化的电池产线作为实验平台,系统并深入研究了RIE干法制备工艺、MCCE湿法制备工艺以及对电性能衰减的影响,分析了工艺参数及电性能的影响因素及解决方案,明确了制备黑硅的最佳工艺。主要研究工作和成果总结如下:（1）在金刚线切割多晶硅上进行了反应离子刻蚀（RIE）干法制备黑硅工艺实验的研究,分析了刻蚀参数对多晶硅表面形貌的影响。实验发现RIE刻蚀后多晶硅片表面覆盖着不易挥发的白色物体,且刻蚀孔洞边缘有尖状结构。利用酸溶液中进行清洗后发现,随着清洗时间的延长,孔洞边缘变得光滑,直径逐渐变大。清洗300s时,孔洞比较均匀,反射率为11.5%,再随着清洗时间延长,孔洞逐渐变得平坦。在研究RIE刻蚀工艺实验中,发现随着RIE刻蚀的不同高频功率+低频功率的变化,多晶硅表面形貌整体比较均匀,但刻蚀孔洞的大小差异较大;随着高频功率增加,低频功率下降,气体电离增加,硅刻蚀速度增大,刻蚀孔洞直径变大。当高频功率+低频功率为1500W+450W时,表面刻蚀较均匀,平均反射率为12.5%,得到较佳的刻蚀形貌。在RIE刻蚀反应中,发现随着气体SF6/O2流量比的增加,纳米孔洞深度逐渐增加,逐渐变得均匀;当刻蚀反应气体SF6/O2流量比为0.55时,纳米孔洞大小相对均匀,而且纳米孔洞深度大于100nm,平均反射率为11.9%;当刻蚀反应气体SF6/O2流量比再增加,表面的纳米孔洞变得平坦,孔径变大,这是因为当SF6/O2流量比较小时,真空腔内电离的F离子较少,刻蚀速度慢,氧气多,形成不易挥发的Si OF增多,会抑制硅的刻蚀,当刻蚀反应气体SF6/O2流量比增加到0.55时,F离子浓度增加,刻蚀速度加快,硅表面呈现出刻蚀较深的均匀孔洞,当刻蚀反应气体SF6/O2流量比再进一步增加时,F离子浓度过高,氧浓度降低,抑制作用减弱,硅刻蚀速度过快,硅表面变平坦,此时刻蚀效果差。（2）利用银催化化学腐蚀（MCCE）湿法制备了黑硅,并分析了制备参数对黑硅性能的影响。通过对MCCE湿法的Ag NO3沉积工艺的实验研究,发现在Ag NO3溶液浓度、HF体积浓度一定,反应温度为常温时,随着沉积时间的增加,银颗粒逐渐长大,腐蚀坑边缘的银颗粒快速出现;当沉积时间为10s时,晶硅表面沉积的银颗粒比较均匀,再随着沉积时间的增加,银颗粒沉积出现聚集,颗粒大小不均匀。当反应时间、HF体积浓度一定,发现随着Ag NO3溶液浓度的增加,多晶硅片表面的银颗粒数量逐渐增加,颗粒不断增大,尤其在凹坑边缘位置,银颗粒比较容易沉积,这是由于多晶硅凹坑边缘处相对于凹坑内部,表面态的能量较低,或者有缺陷损伤,这更有利于银颗粒在此聚集并不断长大。当Ag NO3溶液浓度为0.01mol/L时,沉积在晶硅上的银粒子相对均匀,再随着浓度的增加,由于银浓度过高会导致银颗粒长速过快,逐渐出现枝状,并随着Ag NO3溶液浓度的增加而不断长大。通过对MCCE湿法制备黑硅工艺的实验研究,发现在H2O2与HF溶液的体积浓度一定,反应温度为常温时,起初硅片形貌由纳米孔洞逐渐变为密排分布的小纳米锥,随着腐蚀时间的增加,纳米锥不断长大,纳米孔洞逐渐变多变深,孔洞直径逐渐均匀,陷光效应越来越佳,当在腐蚀120s时,平均反射率为5.47%,说明表面形貌受腐蚀时间的变化影响较大,通过调整腐蚀时间可以控制纳米锥结构的大小。当HF溶液浓度、腐蚀时间一定时,发现随着H2O2浓度增大,多晶硅表面腐蚀呈现锥状物,并不断长大,当H2O2浓度为1%时,腐蚀速度较快,腐蚀深度增加,锥状体长度相对较长,表面凌乱,当H2O2浓度为1.5%时,多晶硅表面腐蚀比较均匀,每个凹坑边缘界限相对不明显。这是由于当H2O2浓度增加时,硅表面形成Si O2的速度加快,Si O2与HF反应剧烈,导致腐蚀溶液中的氧负离子会增加,并从银表面形成的自建电场得到电子的速度增大,这样腐蚀速度不断增加,银纳米颗粒随着腐蚀坑不断下沉,坑洞深度不断增加。通过对MCCE湿法制备黑硅的清洗除银及纳米重构工艺的实验研究,发现在常温时碱清洗比酸清洗的除银效果更好;加温到50℃酸清洗时除银效果最佳;银残留大大降低了电池性能,银颗粒会对电池造成局部漏电及复合中心。在碱溶液中对清洗后的黑硅硅片进行纳米结构重塑工艺,发现纳米锥的长度随着纳米结构重塑时间的延长而减小,纳米锥的间距随着纳米结构重塑时间的延长而变大。当纳米结构重塑时间为90s时,结构重塑后的纳米孔变得规则平滑,形成大约500nm～600nm的亚微米级均匀孔洞,平均反射率为12.7%,此时绒面大小及均匀度最优。（3）制备了黑硅电池,分析了电池组件性能的衰减。实验发现黑硅电池相对于常规酸制绒电池,其开路电压Voc、短路电流Isc及效率Eta有一定的提升,其中RIE黑硅电池效率达到19.1%,比MCCE黑硅电池高0.24%,这是因为RIE黑硅结构比MCCE黑硅结构具备更好的陷光作用。光衰后,发现黑硅电池组件衰减幅度比较大,黑硅电池的增效在组件端增效部分完全没有体现出来,黑硅组件衰减在2.5%～3%左右。黑硅片扩散后进行热氧化工艺对黑硅电池起到很好的钝化降低衰减的作用。对黑硅电池进行红外辐照退火及电注入退火后可有效降低电池组件衰减率,而且电注入退火要优于红外辐照退火,氧化+退火双重工艺具备更好的钝化减低衰减效果。图47幅,表24个,参考文献122篇。