CN101717937B - 一种用于制备单晶硅绒面的酸腐蚀溶液及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备太阳能电池用单晶硅绒面的酸腐蚀溶液及其使用方法，属于太阳能电池制备技术领域，由氧化剂和氢氟酸配制而成，氧化剂为硝酸钾或硝酸铵，氢氟酸为氟化铵。使用方法为：将切割后的单晶硅片放在酸腐蚀溶液中进行腐蚀反应，反应时间为30秒-15分钟，反应温度为-5℃-25℃。本发明的反应时间、酸腐蚀溶液的温度与酸腐蚀溶液中氧化剂和氢氟酸的浓度相协调，以达到去除由线切割单晶硅而产生损伤层的目的，进而提高电池光电转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制备太阳能电池用单晶硅绒面的酸腐蚀溶液及其使用方法，属于太阳能电池制备技术领域。
背景技术
进入21世纪以来，随着矿物能源的日益减少和环境污染的日趋严重，发展新型环境协调型绿色可再生能源及其能源转换技术正受到世界各国的高度重视。其中，最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能，利用光电转换的太阳能电池发电技术是同时解决上述能源与环境两个问题的最佳选择，因而太阳能电池的研究与开发正越来越受到世界各国的广泛关注。
在太阳能制造工艺中硅片表面制绒是非常重要的一个环节，这对降低硅片的反射率以及提高光电转换效率有着重大的影响。目前，碱溶液腐蚀制绒工艺已经得到最优化的改进，在等离子增强化学气相沉积氮化硅减反射膜之前，反射率可以平均降低到11.0％。沉积氮化硅减反射膜之后反射率可以降低到5.0％。随着对光电转换效率要求的提高，在碱溶液腐蚀制绒工艺已经得到最优化的情况下，酸溶液腐蚀制绒技术还有待进一步的优化和完善。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于制备单晶硅绒面的酸腐蚀溶液及其使用方法，可以得到更低的反射率，以获得更高的太阳能电池光电转换效率，相比最优化的碱溶液腐蚀制绒工艺至少可以提高光电转换效率0.2个百分点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于制备单晶硅绒面的酸腐蚀溶液，由氧化剂和氢氟酸配制而成，其中氧化剂浓度为1-20摩尔/升，氢氟酸浓度为0.1-10摩尔/升，且氧化剂为硝酸钾或硝酸铵，氢氟酸为氟化铵。
作为上述方案的优选，所述氧化剂浓度为5-15摩尔/升，氢氟酸浓度为2-8摩尔/升。
一种上述用于制备单晶硅绒面的酸腐蚀溶液的使用方法，包括如下步骤：将切割后的单晶硅片放在酸腐蚀溶液中进行腐蚀反应，反应时间为30秒-15分钟，反应温度为-5℃-25℃。
作为上述方案的优选，所述反应时间为1分钟-10分钟，反应温度为0℃-15℃。
本发明中的硝酸钾或硝酸铵为强氧化剂，与硅反应生成二氧化硅，氟化铵的作用是与生成的二氧化硅反应生成络合物H2SiF6，以促进反应进行，而且氟化铵对反应起缓冲作用，反应中还会生成少量的HNO2，它能促进反应的发生，这是一种自催化反应。本发明的反应时间、酸腐蚀溶液的温度与酸腐蚀溶液中氧化剂和氢氟酸的浓度相协调，以达到去除由线切割单晶硅而产生损伤层的目的，近而提高电池光电转化效率。
总之，本发明的有益效果在于：
1)在太阳能电池用单晶硅表面用本发明酸腐蚀溶液制备绒面，可以得到更低的反射率，获得更高的电池光电转化效率，相比最优化的碱溶液腐蚀制绒工艺至少可以提高光电转换效率0.2个百分点。
2)制备过程简单、费用低廉，能适用于不同尺寸单晶硅太阳能电池的绒面制备。
3)适用于大规模生产，也适用天小批量的生产，同时生产中的废酸也容易收集。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不受以下实施例所限定。
实施例1：加6摩尔氟化铵到1升15摩尔/升的硝酸钾溶液中，混合均匀，把溶液温度控制在10℃，放入切割好的5英寸单晶硅片，腐蚀时间10分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化转换效率，填充因子，开路电压和电流分别为16.42％，0.766，621mv和5.10A。
实施例2：加6摩尔氟化铵到1升10摩尔/升的硝酸铵溶液中，混合均匀，把溶液温度控制在-5℃，放入切割好的5英寸单晶硅片，腐蚀时间15分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化转换效率，填充因子，开路电压和电流分别为17.24％，0.778，628mv和5.22A。
实施例3：加6摩尔氟化铵到1升8摩尔/升的硝酸钾溶液中，混合均匀，把溶液温度控制在10℃，放入切割好的5英寸单晶硅片，腐蚀时间15分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化转换效率，填充因子，开路电压和电流分别为16.92％，0.7819，625mv和5.12A。
实施例4：加2摩尔氟化铵到1升5摩尔/升的硝酸铵溶液中，混合均匀，把溶液温度控制在25℃，放入切割好的5英寸单晶硅片，腐蚀时间30秒，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化转换效率，填充因子，开路电压和电流分别为17.18％，0.765，628mv和5.16A。
实施例5：加8摩尔氟化铵到1升20摩尔/升的硝酸钾溶液中，混合均匀，把溶液温度控制在0℃，放入切割好的5英寸单晶硅片，腐蚀时间5分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化转换效率，填充因子，开路电压和电流分别为17.26％，0.783，625mv和5.23A。
实施例6：加10摩尔氟化铵到1升1摩尔/升的硝酸钾溶液中，混合均匀，把溶液温度控制在15℃，放入切割好的5英寸单晶硅片，腐蚀时间1分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化转换效率，填充因子，开路电压和电流分别为17.31％，0.763，621mv和5.16A。
实施例7：加0.1摩尔氟化铵到1升12摩尔/升的硝酸钾溶液中，混合均匀，把溶液温度控制在20℃，放入切割好的5英寸单晶硅片，腐蚀时间12分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化转换效率，填充因子，开路电压和电流分别为17.18％，0.781，623mv和5.11A。
本发明酸腐蚀溶液中氧化剂和氟化铵的浓度，以及进行单晶硅绒面制备时的溶液温度和腐蚀时间，并不限于本发明所披露的取值范围。根据本发明对单晶硅腐蚀后的具体电性能要求，可对所涉及的温度、浓度及时间等参数进行适当的调整。根据硝酸溶液中氟化铵的浓度，可适当延长和提高或缩短和降低腐蚀的时间和温度，以得到具有所需的单晶硅绒面。
对于氧化剂、氟化铵和浓度和溶液温度、腐蚀时间的具体取值，其中采用1-20摩尔/升浓度的氧化剂溶液尤其5-15摩尔/升浓度的氧化剂，并且将其中加入的氟化铵浓度控制在此0.1-10摩尔/升尤其是2-8摩尔/升，同是浓液温度控制在-5℃-25℃特别是0℃-15℃范围，以及腐蚀时间控制在30秒-15分钟特别是1分钟-10分钟，可达到所需的绒面要求，同是满足生产效率的要求。
Claims (2)
1.一种用于制备单晶硅绒面的酸腐蚀溶液的使用方法，其特征在于：由氧化剂和氢氟酸配制而成，其中氧化剂浓度为5-15摩尔/升，氢氟酸浓度为2-8摩尔/升，且氧化剂为硝酸钾或硝酸铵，氢氟酸为氟化铵；
使用方法包括如下步骤：将切割后的单晶硅片放在酸腐蚀溶液中进行腐蚀反应，反应时间为30秒-15分钟，反应温度为-5℃-25℃。
2.如权利要求1所述一种用于制备单晶硅绒面的酸腐蚀溶液的使用方法，其特征在于：所述反应时间为1分钟-10分钟，反应温度为0℃-15℃。
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