CN102703989B - 类单晶太阳能电池制绒工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了类单晶太阳能电池制绒工艺，包括以下步骤：将硅片放入HNO3和HF的混酸溶液中进行腐蚀，且在硅片腐蚀深度达到2～2.5um时从混酸溶液中取出，再对酸腐蚀后的硅片进行水洗干燥处理；将干燥后的硅片放入具有单晶催化剂的KOH或NaOH碱溶液中进行腐蚀，且在硅片腐蚀深度达到2～2.5um时从碱溶液中取出，再对碱腐蚀后的硅片进行水洗干燥处理。本发明通过上述方式对硅片进行制绒处理，经过本发明处理的硅片生成的电池片不同尺寸晶粒间的反射率差异小，且具有较好的抗衰减性能。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体是类单晶太阳能电池制绒工艺。
背景技术
类单晶硅片是指单晶相为主但含有局部多晶相的混合晶相硅片，类单晶的晶粒尺寸接近单晶，质量好于多晶，且成本接近铸锭多晶硅，近年来类单晶的应用越来越广泛。硅片用于制造太阳能电池时需经过制绒处理，目前多晶硅采用混酸溶液低温制绒，利用混酸对硅片表面的各向同性腐蚀后得到多孔绒面，单晶硅采用碱溶液高温制绒，利用碱对硅片表面的各向异性腐蚀后得到金字塔绒面。类单晶硅片用于制造太阳能电池时，人们常常根据类单晶表面的大晶粒面积在硅片上表面所占的比例选择不同的制绒方式，大晶粒在硅片上表面的面积超过50%时人们就采用碱制绒来减少类单晶硅片外观差异和效率离散性，而大晶粒在硅片上表面的面积小于50%时人们就采用酸制绒来保证类单晶工作时的稳定性。然而，由于类单晶硅片表面晶粒大小不一、杂质和晶界分布不均，采用酸制绒后硅片制成的电池片电能转换效率会降低，采用碱制绒后各向异性腐蚀的差异导致不同晶粒间的反射率差异达到16%以上、外观差异较大，效率离散性大且衰减严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种制绒后能降低硅片表面不同尺寸晶粒间的反射率差异，且能保证制绒后生成的电池片具有较好的抗衰减性能的类单晶太阳能电池制绒工艺。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：类单晶太阳能电池制绒工艺，包括以下步骤：
步骤a、将硅片放入HNO3和HF的混酸溶液中进行腐蚀，且在硅片腐蚀深度达到2～2.5um时从混酸溶液中取出，再对酸腐蚀后的硅片进行水洗干燥处理；
步骤b、将干燥后的硅片放入具有单晶催化剂的KOH或NaOH碱溶液中进行腐蚀，且在硅片腐蚀深度达到2～2.5um时从碱溶液中取出，再对碱腐蚀后的硅片进行水洗干燥处理。本发明所涉及到的腐蚀深度根据称量硅片腐蚀前后的质量差得到，单面腐蚀深度=质量差*刻蚀因子常数/2，其中，刻蚀因子常数=1/（硅片长*宽*硅密度），腐蚀深度控制可以通过控制制绒时间、制绒液温度、制绒液浓度、调节环境排风等方法达到。本发明在进行碱腐蚀处理时，加入碱溶液中的单晶催化剂可采用异丙醇替换，或者通过反应产生的残渣进行催化而不加入单晶催化剂和异丙醇。本发明在应用时步骤a和步骤b的顺序可进行调换。
所述步骤a中从混酸溶液取出的硅片在进行水洗干燥处理前还包括以下步骤：将从混酸溶液中取出的硅片经过水洗后放入浓度低于5%的KOH或NaOH溶液中进行清洗，然后将硅片经过水洗再放入浓度低于10%的HCl溶液和浓度低于5%的HF溶液中进行清洗。其中，浓度为5%以下的KOH或NaOH稀溶液在常温下洗去硅片表面残留的酸和多孔硅，HCl浓度低于10%和HF浓度低于5%的稀溶液在常温条件下洗去硅片表面残留的碱，HCl另一作用除去重金属提升电池片效率，HF另一作用去除硅片表面氧化物达到疏水作用。
所述步骤b中从碱溶液取出的硅片在进行水洗干燥处理前还包括以下步骤：将从碱溶液中取出的硅片经过水洗后放入浓度低于10%的HCl溶液和浓度低于5%的HF溶液中进行清洗。步骤b中采用浓度低于10%的HCl溶液和浓度低于5%的HF溶液对硅片进行清洗，HCl溶液和HF溶液与步骤a中HCl溶液和HF溶液的作用相同。
所述HNO3和HF混酸溶液中HNO3与HF的体积比在3：1～5：1之间。
所述步骤b中腐蚀硅片的KOH或NaOH碱溶液浓度为1.0～2.0%。
所述硅片在HNO3和HF混酸溶液中腐蚀时混酸溶液的温度为5～10℃，所述硅片在KOH或NaOH碱溶液中腐蚀时KOH或NaOH碱溶液温度为75～85℃。本发明通过对混酸溶液和碱溶液在对硅片进行腐蚀时的温度进行设定，如此能激活溶液又不会导致溶液挥发太多。
本发明在制造太阳能电池片时，还需对制绒后的硅片进行以下处理：一、通过扩散制作P-N结；二、通过刻蚀去背结和去除磷硅玻璃；三、通过等离子增强化学气相沉积具有减反射性能的SixNy膜；四、丝网印刷背面和正面浆料；五、烧结形成欧姆接触；六、测试得出电性能数据。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明包括将硅片放入HNO3和HF的混酸溶液中进行腐蚀，以及将干燥后的硅片放入具有单晶催化剂的KOH或NaOH碱溶液中进行腐蚀，本发明通过酸制绒进行各向同性腐蚀减小硅片外观差异及效率衰减，且酸制绒能保证硅片表面不同尺寸晶粒间的反射率差异变小，硅片的抗衰减性能提高；本发明通过碱制绒使反射效率更低，提升了硅片制成的电池片的电能转换效率，酸制绒的各向同性反应进一步降低了碱制绒后不同晶粒间的反射率差异；本发明可直接对类单晶硅片进行处理，能避免区分类单晶硅片表面大晶粒所占的百分比所造成的人力耗费，节省人力，降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
如图1所示，类单晶太阳能电池制绒工艺，包括酸制绒和碱制绒两个步骤，其中酸制绒包括HNO3和HF酸制绒—水洗—碱洗—水洗—酸洗—水洗—干燥；碱制绒包括KOH或NaOH碱制绒—水洗—酸洗—水洗—干燥。其中，酸制绒的具体过程为：将硅片放入温度为5～10℃的HNO3和HF的混酸溶液中进行腐蚀，且在硅片腐蚀深度达到2～2.5um时从混酸溶液中取出；将从混酸溶液中取出的硅片经过水洗后放入浓度低于5%的KOH或NaOH溶液中进行清洗，然后将硅片经过水洗再放入浓度低于10%的HCl溶液和浓度低于5%的HF溶液中进行清洗；最后对酸腐蚀后的硅片进行水洗干燥处理。其中，HNO3和HF混酸溶液中HNO3与HF的体积比在3：1～5：1之间。
碱制绒的具体过程为：将干燥后的硅片放入浓度为1.0～2.0%的KOH或NaOH碱溶液中进行腐蚀，KOH或NaOH碱溶液中加入单晶催化剂，且KOH或NaOH碱溶液的温度设定为75～85℃，在硅片腐蚀深度达到2～2.5um时从碱溶液中取出；将从碱溶液中取出的硅片经过水洗后放入浓度低于10%的HCl溶液和浓度低于5%的HF溶液中进行清洗；最后对碱腐蚀后的硅片进行水洗干燥处理。
酸制绒和碱制绒的腐蚀深度根据称量硅片腐蚀前后的质量差得到，单面腐蚀深度=质量差*刻蚀因子常数/2，其中，刻蚀因子常数=1/（硅片长*宽*硅密度），腐蚀深度控制可以通过控制制绒时间、制绒液温度、制绒液浓度、调节环境排风等方法达到。
如上所述，则能很好的实现本发明。
Claims (6)
1.类单晶太阳能电池制绒工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、将硅片放入HNO3和HF的混酸溶液中进行腐蚀，且在硅片腐蚀深度达到2～2.5um时从混酸溶液中取出，再对酸腐蚀后的硅片进行水洗干燥处理；
步骤b、将干燥后的硅片放入具有单晶催化剂的KOH或NaOH碱溶液中进行腐蚀，且在硅片腐蚀深度达到2～2.5um时从碱溶液中取出，再对碱腐蚀后的硅片进行水洗干燥处理；腐蚀深度根据称量硅片腐蚀前后的质量差得到，单面腐蚀深度=质量差*刻蚀因子常数/2，其中，刻蚀因子常数=1/（硅片长*宽*硅密度）。
2.根据权利要求1所述的类单晶太阳能电池制绒工艺，其特征在于，所述步骤a中从混酸溶液取出的硅片在进行水洗干燥处理前还包括以下步骤：将从混酸溶液中取出的硅片经过水洗后放入浓度低于5%的KOH或NaOH溶液中进行清洗，然后将硅片经过水洗再放入浓度低于10%的HCl溶液和浓度低于5%的HF溶液中进行清洗。
3.根据权利要求1所述的类单晶太阳能电池制绒工艺，其特征在于，所述步骤b中从碱溶液取出的硅片在进行水洗干燥处理前还包括以下步骤：将从碱溶液中取出的硅片经过水洗后放入浓度低于10%的HCl溶液和浓度低于5%的HF溶液中进行清洗。
4.根据权利要求1所述的类单晶太阳能电池制绒工艺，其特征在于，所述HNO3和HF混酸溶液中HNO3与HF的体积比在3：1～5：1之间。
5.根据权利要求1所述的类单晶太阳能电池制绒工艺，其特征在于，所述步骤b中腐蚀硅片的KOH或NaOH碱溶液浓度为1.0～2.0%。
6.根据权利要求1～5任一项所述的类单晶太阳能电池制绒工艺，其特征在于，所述硅片在HNO3和HF混酸溶液中腐蚀时混酸溶液的温度为5～10℃，所述硅片在KOH或NaOH碱溶液中腐蚀时KOH或NaOH碱溶液温度为75～85℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20151202 Termination date: 20170528 |