CN101976705B - 晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺 - Google Patents

晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺，包括以下步骤：1)将硅片在常温下用纯水润湿，使硅片表面形成一层薄薄的水膜；2)在工艺设备的第一个槽体中硅片完成制绒；3)在工艺设备的第二个槽中放置碱溶液氢氧化钠，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度由滚轮带动通过第二个槽；4)在工艺设备的第三个槽中放置氟化氢和氯化氢的混合溶液，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度由滚轮带动通过第三个槽，硅片经过该槽后，经过纯水的漂洗，然后经过风刀吹干后直接进入下料区。本发明非常现实地提出了一种单面的腐蚀方法，可以很有效地降低传统的腐蚀重量，从而增加了硅片在整个制程中的厚度，降低了整道的破片率。

Description

晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的制绒工艺，尤其是一种晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺。
背景技术
目前晶体硅太阳能电池最常用的制绒方式为碱制绒和酸制绒。碱制绒普遍用于单晶，而酸制绒单多晶都可以使用。目前的制绒方式都采用双面制绒，一方面原因是去除双面切割造成的损伤层，另一方面则是因为受到目前的设备制约无法实现单面制绒。而目前的硅片厚度越来越薄，在制绒多腐蚀掉一点，就意味着整个制程的破片率上升很多，因此提出一种单面腐蚀的新工艺方案迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种可实现的，易操作控制的单面制绒方法，降低腐蚀重量，从而降低整道制程中的破片量。
本发明所采用的技术方案为：一种晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺，包括以下步骤：
1)将硅片在常温下用纯水润湿，使硅片表面形成一层薄薄的水膜；
2)在工艺设备的第一个槽放置HNO3，HF，H2SO4以及水的混合液，体积比例为6∶1∶4，温度为4℃-10℃，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度随着滚轮漂过第一个槽，反应时间为2～3分钟，在第一个槽体中硅片完成制绒，表面损伤层被均匀地腐蚀掉一层，并且表面单面形成如蜂窝状的酸制绒绒面，绒面大小均匀，尺寸为3～7微米之间，经过该槽后硅片被腐蚀掉的一面出现暗黄色的多孔硅；
3)在工艺设备的第二个槽中放置碱溶液氢氧化钠，浓度为3％-5％，温度为15℃～25℃，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度由滚轮带动通过第二个槽，作用时间为1～2分钟；
4)在工艺设备的第三个槽中放置氟化氢和氯化氢的混合溶液，浓度分别为5％和7％，温度为常温，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度由滚轮带动通过第三个槽，作用时间为1～2分钟，硅片经过该槽后，经过纯水的漂洗，然后经过风刀吹干后直接进入下料区。
进一步具体的说，本发明所述的硅片在整个过程中的腐蚀深度为3.4～5.2微米之间，硅片在清洗后绒面反射率在18％～24％之间，呈暗淡色，所述的工艺设备的三个槽中间都有纯水清洗作为不同化学品之间的缓冲区域，防止不同化学品混合后发生反应。
本发明的有益效果是：非常现实地提出了一种单面的腐蚀方法，可以很有效地降低传统的腐蚀重量，从而增加了硅片在整个制程中的厚度，降低了整道的破片率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明工艺设备的结构示意图；
图中：1、第一个槽；2、第二个槽；3、第三个槽。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明。
本发明为一种晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺，包括以下步骤：
1)硅片前处理：将硅片在常温下用纯水润湿，该步骤的目的是使硅片表面形成一层薄薄的水膜，具有一定地亲水性，可以有效缓和下面步骤中剧烈的化学腐蚀反应；
2)硅片表面腐蚀：利用图1所示的工艺设备，在工艺设备的第一个槽1放置HNO3，HF，H2SO4以及水的混合液，体积比例为6∶1∶4，温度为4℃-10℃，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度随着滚轮漂过第一个槽，反应时间为2～3分钟，在第一个槽体中硅片完成制绒，表面损伤层被均匀地腐蚀掉一层，并且表面单面形成如蜂窝状的酸制绒绒面，绒面大小均匀，尺寸为3～7微米之间，经过该槽后硅片被腐蚀掉的一面出现暗黄色的多孔硅；
3)在工艺设备的第二个槽2中放置碱溶液氢氧化钠，浓度为3％-5％，温度为15℃～25℃，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度由滚轮带动通过第二个槽，作用时间为1～2分钟，该槽的作用是去掉由上一个槽作用残留在硅片表面的多孔硅。
4)在工艺设备的第三个槽3中放置氟化氢和氯化氢的混合溶液，浓度分别为5％和7％，温度为常温，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度由滚轮带动通过第三个槽，作用时间为1～2分钟，硅片经过该槽后，经过纯水的漂洗，然后经过风刀吹干后直接进入下料区。该槽的作用是去掉硅片表面沾附的金属离子、有机物和氧化层，以便硅片形成一个斥水性的表面，有利于扩散的进行。
所述的硅片在整个过程中的腐蚀深度为3.4～5.2微米之间，硅片在清洗后绒面反射率在18％～24％之间，呈暗淡色，所述的工艺设备的三个槽中间都有纯水清洗作为不同化学品之间的缓冲区域，放置不同化学品混合后发生反应。
使用此工艺，对25000片太阳能电池片进行试验，与产线上正常投入的25000片作对比，验证太阳能电池片在此种制绒工艺下的电学性能表现和整道制程数 据：1)使用上述方法制绒，得到反射率为20％的绒面，腐蚀深度为3.9微米.；2)流转硅片，进行传统的扩散，刻蚀四周，去磷硅玻璃，镀反射膜，丝网印刷，烧结，以及测试。下面两张表是制程结束后与产线正常工艺下的产品的对比数据：
表一：电学性能
Figure BSA00000206957300041
表二：碎片数据
  破片率   制绒   整道工序
  实验组   0.21％   0.92％
  对比正常组   0.42％   1.93％
上述试验中，单面制绒工艺的破片率在制绒工序仅为0.21％，比正常对比组的0.42％低了50％，而整道工序的破片率也比之前降低了55％。可见硅片厚度的增加对整道工序的破片率降低贡献很大。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (2)

1.一种晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)将硅片在常温下用纯水润湿，使硅片表面形成一层薄薄的水膜；
2)在工艺设备的第一个槽放置HNO3，HF，H2SO4以及水的混合液，体积比例为6∶1∶4，温度为4℃-10℃，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度随着滚轮漂过第一个槽，反应时间为2～3分钟，在第一个槽体中硅片完成制绒，表面损伤层被均匀地腐蚀掉一层，并且表面单面形成如蜂窝状的酸制绒绒面，绒面大小均匀，尺寸为3～7微米之间，经过该槽后硅片被腐蚀掉的一面出现暗黄色的多孔硅；
3)在工艺设备的第二个槽中放置碱溶液氢氧化钠，浓度为3％-5％，温度为15℃～25℃，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度由滚轮带动通过第二个槽，作用时间为1～2分钟；
4)在工艺设备的第三个槽中放置氟化氢和氯化氢的混合溶液，浓度分别为5％和7％，温度为常温，硅片以每分钟1.0±0.2米的速度由滚轮带动通过第三个槽，作用时间为1～2分钟，硅片经过该槽后，经过纯水的漂洗，然后经过风刀吹干后直接进入下料区。
2.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池的单面酸制绒工艺，其特征在于：所述的硅片在整个过程中的腐蚀深度为3.4～5.2微米之间，硅片在清洗后绒面反射率在18％～24％之间，呈暗淡色，所述的工艺设备的三个槽中间都有纯水清洗作为不同化学品之间的缓冲区域，防止不同化学品混合后发生反应。
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