CN101872806A - 太阳电池硅片的制绒方法及制造太阳电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了太阳电池硅片的制绒方法及制造太阳电池的方法。太阳电池硅片的制绒方法，包含背面抛光、制绒和清洗。利用本发明可在不破坏硅片正面的绒面结构的前提下，获得表面状态非常平坦的电池背面，减少金属电极和硅之间的复合，从而提升电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种太阳电池硅片的制绒方法以及太阳电池的制造方法。
背景技术
在传统的硅基板太阳电池的生产工艺中，一般都需要对硅片进行表面制绒，在硅片的表面形成高低不平的绒面结构以增大硅表面对太阳光的吸收，提高电池的转换效率。中国专利授权公开号为100344001C的发明专利公开了一种制备多晶硅绒面的方法。该方法通过用酸腐蚀溶液替代传统的NaOH和KOH腐蚀液，在去除切割加工过程中多晶硅表明产生的损伤层的同时，在多晶硅表面形成所需的绒面。
中国专利授权公告号为100467670C的发明专利对上述专利申请进行了进一步改进，公开了一种制备多晶硅绒面的酸腐蚀溶液及其使用方法。根据该专利申请的酸腐蚀溶液进行多晶硅绒面的制备，可以有效处理所产生的废酸，而且消除了排放废液中的重金属对环境的危害。
虽然根据上述专利申请，可以有效地制备多晶硅绒面，但是目前的制绒工艺中存在以下问题：在晶体硅太阳电池的制造过程中，正面与背面均覆盖有一层绒面结构。背面的绒面结构会导致铝背场与硅的结合不佳，使得背面复合的面积较大，影响了电池的开路电压，同时光线入射到背面后被反射再利用的较少，因此给背面钝化效果及电流收集带来了一定的负面影响。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供太阳电池硅片的制绒方法，通过该方法，可在不破坏硅片正面的绒面结构的前提下，获得表面状态非常平坦的电池背面。
本发明的又一目的在于提供一种制造太阳电池的方法，通过该制造方法生产的太阳电池的硅片正面具有绒面结构而背面具有光滑的表面。
本发明提供一种太阳电池硅片的制绒方法，包含对硅片执行以下步骤：制绒、背面抛光和清洗。
在本发明的上述方法中，制绒步骤包括：将硅片浸入到氧化剂和氢氟酸的混合溶液中，该氧化剂的浓度范围为0.01到0.5摩尔/升，氢氟酸的浓度范围为1到15摩尔/升，温度范围为5℃到50℃，酸腐蚀时间为5分钟到60分钟，其中氧化剂为CrO3、K2Cr2O7或其混合物。
在本发明的上述方法中，制绒步骤包括：将硅片浸入到氧化剂和氢氟酸混合液中，氧化剂为硝酸盐或亚硝酸盐，其浓度范围为0.1到10摩尔/升，氢氟酸的浓度范围为10到25摩尔/升。其中硝酸盐优选为硝酸钠或硝酸钾或硝酸铵，亚硝酸盐优选为亚硝酸纳或亚硝酸钾或亚硝酸铵。优选地，酸腐蚀时间为30秒到20分钟，混合溶液的温度范围为-10℃到25℃。
在本发明的上述方法中，背面抛光是通过机械抛光或化学抛光或机械化学抛光工艺进行。
太阳电池硅片的制绒方法，包含对硅片执行以下步骤：背面抛光、制绒和清洗。
在本发明的上述方法中，制绒步骤包括：将硅片浸入到氧化剂和氢氟酸混合溶液中，该氧化剂的浓度范围为0.01到0.5摩尔/升，氢氟酸的浓度范围为1到15摩尔/升，温度范围为5℃到50℃，酸腐蚀时间为5分钟到60分钟，其中氧化剂为CrO3、K2Cr2O7或其混合物。
在本发明的上述方法中，制绒步骤包括：将硅片浸入到氧化剂和氢氟酸混合液中，氧化剂为硝酸盐或亚硝酸盐，其浓度范围为0.1到10摩尔/升，氢氟酸的浓度范围为10到25摩尔/升。其中硝酸盐优选为硝酸钠或硝酸钾或硝酸铵，亚硝酸盐优选为亚硝酸纳或亚硝酸钾或亚硝酸铵。优选地，酸腐蚀时间为30秒到20分钟，混合溶液的温度范围为-10℃到25℃。
在本发明的上述方法中，背面抛光是通过机械抛光或化学抛光或机械化学抛光工艺进行。
本发明另外提供一种制造太阳电池的方法，对根据上述方法所得到的硅片执行扩散、刻蚀、镀膜和金属化工艺。
本发明另提出一种采用上述方法制造的太阳电池以及包括所述多个太阳电池的太阳电池组件。
本发明的技术效果在于，本方法可以获得非常平坦的背面，使铝背场与硅片的结合更佳，并大大减小了复合面积，改善了钝化效果，提升开路电压；同时，采用背面抛光的太阳电池，提高了背面的反射率，可使将更多入射到电池背面的光线反射到正面PN结，从而产生更多的光生电流，提高了电池的电流收集，这些效果综合后带来了电池效率的提升。
附图说明
图1为根据本发明的太阳电池硅片的制绒方法的流程图；
图2为根据本发明的又一太阳电池硅片的制绒方法的流程图；
图3为根据本发明的制造太阳电池的方法的流程图；
图4为根据本发明的又一制造太阳电池的方法的流程图。
具体实施方式
下面是本发明的优选实施例的详细描述，对附图进行了参考，在附图中相同的参考标号表示相同的步骤。
一般使用的硅片是采用线切割的方法切割硅锭而成的，所使用的硅片包括但不限于多晶硅、单晶硅。在切割硅锭的过程中，硅片表面与碳化硅微粒和钢丝剧烈摩擦，在硅片的表面生成了一层厚度不均匀的损伤层。
图1为根据本发明的太阳电池硅片的制绒方法的流程图。首先，在步骤S1，对硅片执行背面抛光工艺，直接对不经过特殊清洗的线切割制得的硅片进行背面抛光，例如可以使用机械抛光技术来抛光硅片背面从而形成具有光滑表面的硅片背面；或者采用化学抛光来对硅片的背面进行抛光，其中该化学抛光包括但不限于酸溶液抛光或碱溶液抛光；或者结合两种抛光方法的机械化学抛光方法对硅片的背面进行抛光。在步骤S2，执行制绒工艺，将背面形成光滑表面的硅片浸入到酸腐蚀溶液中。经过背面抛光工艺和腐蚀处理之后，硅片正面具有粗糙的绒面结构，而硅片背面具有光滑的表面。在步骤S3，执行清洗工艺。
步骤S2中的酸腐蚀的工艺条件可以参考文献中国专利授权公开号为100344001C的发明专利：
1、酸腐蚀溶液的组成
氧化剂：0.01到0.5摩尔/升，氧化剂可以为CrO3、K2Cr2O7或其混合物
氢氟酸：1到15摩尔/升
2、工艺温度：5℃到50℃，优选为20℃到30℃
3、腐蚀时间：5到60分钟
步骤S2中的酸腐蚀的工艺条件也可以参考中国专利授权公告号为100467670C的发明专利：
1、酸腐蚀溶液的组成
氧化剂：0.1到10摩尔/升，优选为0.3到5摩尔/升，氧化剂可以为硝酸盐或亚硝酸盐，其中该硝酸盐优选地为硝酸钠或硝酸钾或硝酸铵，该亚硝酸盐优选地为亚硝酸纳或亚硝酸钾或亚硝酸铵
氢氟酸：10到25摩尔/升，优选为15到22摩尔/升
2、工艺温度：-10℃到25℃，优选为0℃到15℃
3、腐蚀时间：30秒到20分钟，优选为1分钟到10分钟
在步骤S2中，通过控制氧化剂浓度和/或工艺温度来控制氧化反应速率，使得腐蚀损伤层的速率大大超过腐蚀硅片的速率，因此损伤层厚度不均匀的特性能在损伤层被完全腐蚀后被保留下来，在硅片的正面和背面都形成绒面结构。然后对硅片的背面进行抛光形成光滑的背面。
图2为根据本发明的又一太阳电池硅片的制绒方法的流程图。与图1所示的方法相比，区别在于，先执行制绒工艺后执行背面抛光工艺。由于对硅片的背面执行抛光工艺，故在硅片的正面形成绒面结构，而背面具有光滑表面。
图3为根据本发明的制造太阳电池的方法的流程图。在步骤S11，执行背面抛光工艺；在步骤S12，执行制绒工艺；在步骤S3，执行清洗工艺；在步骤S4，执行扩散工艺；在步骤S5，执行刻蚀工艺；在步骤S6，执行镀膜工艺；在步骤S7，执行金属化工艺。
图4为根据本发明的又一制造太阳电池的方法的流程图，与图3所示的方法相比，其区别在于，先执行制绒工艺后执行背面抛光工艺。
本发明不限于本文中的详细描述。本领域的技术人员应了解，本发明能以其他的形式实施。因此，本发明的全部技术方案以及所列举的实施方式仅用于示例本发明而不是限制本发明，并且本发明不局限于本文中所描述的细节。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书界定。
Claims (15)
1.一种太阳电池硅片的制绒方法，其特征在于，包含对硅片执行以下步骤：制绒、背面抛光和清洗。
2.如权利要求1所述的制绒方法，其特征在于，所述制绒步骤包括：将硅片浸入到氧化剂和氢氟酸混合溶液中，该氧化剂的浓度范围为0.01到0.5摩尔/升，氢氟酸的浓度范围为1到15摩尔/升，温度范围为5℃到50℃，酸腐蚀时间为5分钟到60分钟，其中所述氧化剂为CrO3、K2Cr2O7或其混合物。
3.如权利要求1所述的制绒方法，其特征在于，所述制绒步骤包括：将硅片浸入到氧化剂和氢氟酸混合液中，所述氧化剂为硝酸盐或亚硝酸盐，其浓度范围为0.1到10摩尔/升，所述氢氟酸的浓度范围为10到25摩尔/升。
4.如权利要求3所述的制绒方法，其特征在于，所述硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾或硝酸铵，所述亚硝酸盐为亚硝酸纳或亚硝酸钾或亚硝酸铵。
5.如权利要求3或4所述的制绒方法，其特征在于，酸腐蚀时间为30秒到20分钟，混合溶液的温度范围为-10℃到25℃。
6.如权利要求1所述的制绒方法，其特征在于，所述背面抛光是通过机械抛光或化学抛光或机械化学抛光工艺进行。
7.一种太阳电池硅片的制绒方法，其特征在于，包含对硅片执行以下步骤：背面抛光、制绒和清洗。
8.如权利要求7所述的制绒方法，其特征在于，所述制绒步骤包括：将硅片浸入到氧化剂和氢氟酸混合溶液中，该氧化剂的浓度范围为0.01到0.5摩尔/升，氢氟酸的浓度范围为1到15摩尔/升，温度范围为5℃到50℃，酸腐蚀时间为5分钟到60分钟，其中所述氧化剂为CrO3、K2Cr2O7或其混合物。
9.如权利要求7所述的制绒方法，其特征在于，所述制绒步骤包括：将硅片浸入到氧化剂和氢氟酸混合液中，所述氧化剂为硝酸盐或亚硝酸盐，其浓度范围为0.1到10摩尔/升，所述氢氟酸的浓度范围为10到25摩尔/升。
10.如权利要求9所述的制绒方法，其特征在于，所述硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾或硝酸铵，所述亚硝酸盐为亚硝酸纳或亚硝酸钾或亚硝酸铵。
11.如权利要求9或10所述的制绒方法，其特征在于，酸腐蚀时间为30秒到20分钟，混合溶液的温度范围为-10℃到25℃。
12.如权利要求7所述的制绒方法，其特征在于，所述背面抛光是通过机械抛光或化学抛光或机械化学抛光工艺进行。
13.一种制造太阳电池的方法，其特征在于，对根据权利要求1-12中任一项的方法所得到的硅片执行扩散、刻蚀、镀膜和金属化工艺。
14.一种通过如权利要求13所述的方法制造的太阳电池。
15.一种太阳电池组件，其特征在于，包括多个根据权利要求13所述的方法制造的太阳电池。
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