CN100490187C - 太阳能电池基片绒面结构的形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池正面上形成绒面结构的方法，包括：步骤1，用碳化硅(SiC)砂对硅基片的正面进行喷砂处理，除去硅基片正面上的一些膜，如氮化硅膜、氮化钛膜、碳炭化硅膜，使有缺陷的硅层曝露在外面，并使硅基片正面形成粗糙表面，粗糙度大于0.3μm，而硅基片的背面保持光滑表面；步骤2，将其正面形成粗糙表面的硅基片浸渍到酸腐蚀溶液，经过该腐蚀处理的硅晶基片具有粗糙表面而硅片背面却变成了光滑表面；步骤3，清洗。用本发明方法在太阳能电池硅基片正面上形成绒面结构所需要的设备少，更容易在太阳能电池用的硅基片正面上形成绒面结构，缩短了太阳能电池的制造工艺时间，减少了化学腐蚀溶液的浪费，降低了太阳能电池的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池的制造方法，具体涉及形成太阳能电池硅基片绒面结构的方法。
背景技术
硅太阳能电池是以硅片作为基片，太阳能电池的正面面向太阳光，被太阳光照射，并吸收太阳光，并将太阳光能转换成电能。太阳能电池正面吸收太阳光所转换成的电能通过太阳能电池正负电极输出电流汇集，供给任何需要电能的设备或装置。
提高太阳能电池的光电转换效率的一个重要途径是降低太阳能电池正面对太阳光的反射率。而在太阳能电池的正面形成粗糙的绒面结构是降低反射率的有效手段。
通用的在太阳能电池正面上形成绒面结构的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1，将太阳能电池的硅基片浸渍到氢氧化钾(KOH)和异丙醇(IPA)的混合腐蚀液中进行腐蚀，太阳能电池的硅基片经过各向异性腐蚀后，硅基片的正面和背面上同时生成绒面结构；
步骤2，太阳能电池硅基片的正面涂覆保护膜，以防止在随后的腐蚀步骤中太阳能电池硅基片正面上的绒面结构被破坏，而太阳能电池硅基片的背面不涂保护膜；
步骤3，其正面涂覆有保护膜而背面没有涂保护膜的太阳能电池硅基片浸渍到化学腐蚀溶液(即碳氢表面活性剂)中，腐蚀去除硅基片背面上的绒面结构；
步骤4，去除硅基片正面的保护层，形成正面是绒面结构，背面是光滑表面的硅基片。
步骤5，用HF，HCl和的纯水混合溶液，进行5分钟的清洗，其中，HF的含量为5±1％，HCl的含量为5±1％，混合溶液中的其余量是纯水。
上述的方法在硅基片的正面形成绒面结构所需要的设备多，工艺步骤多，工艺时间长。而且，一旦硅基片正面上的保护膜有瑕疵，就容易破坏基片正面上的绒面结构。此外，大多数的IC废片的硅片表面上都有一些膜，例如，氮化硅(SiN)膜、氮化钛(TiN)膜、碳炭化硅(SiC)膜。有些膜用常规方法去除很困难。
为克服上述的在太阳能电池正面上形成绒面结构的现有方法中存在的缺点，提出本发明。
发明内容
本发明的目的是，提供一种形成太阳能电池硅基片绒面结构的方法，可以更容易在太阳能电池用的硅基片正面上形成绒面结构，缩短了太阳能电池的制造工艺时间，减少了化学腐蚀溶液的浪费，降低了太阳能电池的制造成本。
本发明方法包括以下工艺步骤：
步骤1，用平均颗粒度为300目的碳化硅(SiC)砂，在1-3Kg的压力下，硅基片的正面进行喷砂处理，除去硅基片正面上的某些膜，例如，氮化硅(SiN)膜、氮化钛(TiN)膜、碳炭化硅(SiC)膜。通过喷砂处理使有缺陷的硅层曝露在外面，并使硅基片正面形成粗糙表面，粗糙度大于0.3μm，而硅基片的背面保持光滑表面；
步骤2，将其正面形成粗糙结构的硅基片浸渍到酸腐蚀溶液，经过该腐蚀处理的硅晶基片正面具有粗糙的绒面结构，而硅片背面却变成了光滑表面，绒面结构的厚度范围是6μm-8μm；
步骤3，用5％的HF，5％HCL和90％的纯水进行5分钟的清洗，其中，HF的含量为5±1％，HCl的含量为5±1％，混合溶液中的其余量是纯水，以质量百分比计。
其中，步骤2中酸腐蚀的工艺条件：
1.酸腐蚀溶液的组分：
含有Na、K或Li的硝酸根或亚硝酸离子化合物或是含有Na、K或Li的高锰酸根离子化合物，3～20％；
含有NH4+，K或含有Na、K或Li的亚硝酸离子，3～10％；
60％-96％的硫酸
酸腐蚀溶液的组分(重量百分比)也可以是：固体KNO3(硝酸钾)，5％；固体NH4HF2(二氟氢氨)，5％；70％的硫酸，90％；或者是：固体固体KNO3(硝酸钾)，10％；固体NH4HF2(二氟氢氨)，10％；96％的硫酸，80％；或者是：固体KNO3(硝酸钾)，3％；固体NH4HF2(二氟氢氨)，3％；96％的硫酸，94％。
2.工艺温度：0℃-室温的条件均可；
3.腐蚀时间：根据用户对硅基片厚薄的需求确定。
本发明的有益效果
与现有的方法比较，用本发明方法在太阳能电池硅基片正面上形成绒面结构所需要的设备少，更容易在太阳能电池用的硅基片正面上形成绒面结构，缩短了太阳能电池的制造工艺时间，减少了化学腐蚀溶液的浪费，降低了太阳能电池的制造成本。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种在太阳能电池正面上形成绒面结构的方法。本发明方法包括以下工艺步骤：
步骤1，用平均颗粒度为300目的碳化硅(SiC)砂，在2.5Kg的压力下，硅基片的正面进行喷砂处理，除去硅基片正面上的一些膜，例如，氮化硅(SiN)膜、氮化钛(TiN)膜、碳炭化硅(SiC)膜。通过喷砂处理，使有缺陷的硅层曝露在外面，并使硅基片正面形成粗糙表面，粗糙度大于0.3μm，而硅基片的背面保持光滑表面；
步骤2，将其正面形成粗糙结构的硅基片浸渍到酸腐蚀溶液，经过该腐蚀处理，硅晶基片正面具有粗糙的绒面结构，而硅片背面却变成了光滑表面，绒面结构的厚度范围是6μm-8μm；
酸腐蚀的工艺条件：
1.酸腐蚀溶液的组分(重量百分比)：
固体KNO3(硝酸钾)，5％；
固体NH4HF2(二氟氢氨)，5％；
70％的硫酸，90％；
2.工艺温度：0℃；
3.腐蚀时间：8分钟，硅片的厚度目标值为300μm。
步骤3，用HF，HCl和的纯水混合溶液，进行5分钟的清洗。其中，HF的含量为5％，HCl的含量为5％，混合溶液中的其余量是纯水。
用扫描电子显微镜(SEM)或粗糙度仪检查太阳能电池正面上形成的绒面结构。
实施例2
本发明提供一种在太阳能电池正面上形成绒面结构的方法。本发明方法包括以下工艺步骤：
步骤1，用平均颗粒度为250目的碳化硅(SiC)砂，在3.0Kg的压力下，硅基片的正面进行喷砂处理，除去硅基片正面上的一些膜，例如，氮化硅(SiN)膜、氮化钛(TiN)膜、碳炭化硅(SiC)膜。通过喷砂处理，使有缺陷的硅层曝露在外面，并使硅基片正面形成粗糙表面，粗糙度大于0.3μm，而硅基片的背面保持光滑表面；
步骤2，将其正面形成粗糙结构的硅基片浸渍到酸腐蚀溶液，经过该腐蚀处理，硅晶基片正面具有粗糙的绒面结构，而硅片背面却变成了光滑表面，绒面结构的厚度范围是6μm-8μm；
酸腐蚀的工艺条件：
1.酸腐蚀溶液的组分(重量百分比)：
固体KNO3(硝酸钾)，10％；
固体NH4HF2(二氟氢氨)，10％；
96％的硫酸，80％；
2.工艺温度：10℃；
3.腐蚀时间：4分钟，硅片的厚度目标值为400μm。
步骤3，用HF，HCl和的纯水混合溶液，进行10分钟的清洗。其中，HF的含量为4.5％，HCl的含量为4.5％，混合溶液中的其余量是纯水。
实施例3
本发明提供一种在太阳能电池正面上形成绒面结构的方法。本发明方法包括以下工艺步骤：
步骤1，用平均颗粒度为400目的碳化硅(SiC)砂，在1.0Kg的压力下，硅基片的正面进行喷砂处理，除去硅基片正面上的一些膜，例如，氮化硅(SiN)膜、氮化钛(TiN)膜、碳炭化硅(SiC)膜。通过喷砂处理，使有缺陷的硅层曝露在外面，并使硅基片正面形成粗糙表面，粗糙度大于0.3μm，而硅基片的背面保持光滑表面；
步骤2，将其正面形成粗糙结构的硅基片浸渍到酸腐蚀溶液，经过该腐蚀处理，硅晶基片正面具有粗糙的绒面结构，而硅片背面却变成了光滑表面，绒面结构的厚度范围是6μm-8μm；
酸腐蚀的工艺条件：
1.酸腐蚀溶液的组分(重量百分比)：
固体KNO3(硝酸钾)，3％；
固体NH4HF2(二氟氢氨)，3％；
96％的硫酸，94％；
2.工艺温度：25℃；
3.腐蚀时间：4分钟，硅片的厚度目标值为400μm。
步骤3，用HF，HCl和的纯水混合溶液，进行10分钟的清洗。其中，HF的含量为4％，HCl的含量为6％，混合溶液中的其余量是纯水。
用扫描电子显微镜(SEM)或粗糙度仪检查太阳能电池正面上形成的绒面结构。
本发明不限于本文中的详细描述。本行业的技术人员应了解，本发明能以其他的形式实施。因此，按本发明的全部技术方案，所列举的实施方式只是用于说明本发明而不是限制本发明，并且，本发明不局限于本文中描述的细节。本发明要求保护的范围由所附
用扫描电子显微镜(SEM)或粗糙度仪检查太阳能电池正面上形成的绒面结构。
本发明不限于本文中的详细描述。本行业的技术人员应了解，本发明能以其他的形式实施。因此，按本发明的全部技术方案，所列举的实施方式只是用于说明本发明而不是限制本发明，并且，本发明不局限于本文中描述的细节。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书界定。
Claims (6)
1、太阳能电池基片绒面结构的形成方法，包括以下工艺步骤：
步骤1，用碳化硅(SiC)砂，硅基片的正面进行喷砂处理，除去硅基片正面上的某些膜，通过所述喷砂处理，使有缺陷的硅层曝露在外面，并使硅基片正面形成粗糙结构，而硅基片的背面保持光滑表面；
步骤2，将其正面形成粗糙结构的硅基片浸渍到酸腐蚀溶液，经过该腐蚀处理，硅基片正面具有粗糙的绒面结构，而硅片背面却变成了光滑表面，绒面结构的厚度范围是6μm-8μm；
步骤3，用HF，HCl和纯水混合溶液，进行5～10分钟的清洗，其中，HF的含量为5±1％，HCl的含量为5±1％，混合溶液中的其余量是纯水，以质量百分比计；
步骤1中用的碳化硅(SiC)砂的平均颗粒度为37～48μm。
2、如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤1中所述的膜包括，氮化硅膜、氮化钛膜、碳化硅膜。
3、如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤1中喷砂所加压力是9.8～29.4牛顿。
4、如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤1中太阳能电池正面形成的粗糙结构的粗糙度大于0.3μm。
5、按照权利要求1的方法，其特征是，步骤2中用的酸腐蚀溶液的组分质量百分比是：
含有Na、K或Li的硝酸根或亚硝酸离子化合物或是含有Na、K或Li的高锰酸根离子化合物，3～10％；
含有NH4 +的亚硝酸离子化合物，3～10％；
质量百分含量60％-96％的硫酸，80～94％。
6、如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤2中用的酸腐蚀溶液的工艺温度是0℃～25℃；腐蚀时间：根据用户对硅片厚薄的需求确定。
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