CN102108557B - 一种制备单晶硅绒面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备单晶硅绒面的方法，它包括以下步骤：1)在75℃～85℃的恒温槽内用45％的碱溶液与去离子水配置浓度为0.05％-0.5％的粗抛液，2)去离子水的配比是87％-98.4％；将0.5％～5％的分析纯碱与去离子水制成浓度为45％的碱溶液，再在75℃～85℃的恒温槽内，将制成的45％的碱溶液与1％～7％的分析纯异丙醇、0.1％～1％的分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗1～6min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应10～30min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。本发明制备出的单晶硅绒面的金字塔尺寸小且均匀，提高了电池的吸光能力，缩短了制绒反应时间，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池制造技术，特别涉及一种制备单晶硅绒面的方法。
背景技术
近年来，能源与环境日趋紧张的问题，促使了光伏太阳能行业的飞速发展。降低生产成本、提高太阳能电池的效率是目前研究的重中之重，提高太阳能电池效率的有效方法之一是提高太阳能电池的吸光能力，而吸光能力主要取决于单晶硅表面形成的金字塔绒面的尺寸大小和均匀性以及碱反射膜的厚度和均匀性。绒面上的金字塔尺寸越小、越均匀，则单晶硅绒面的吸光能力越强，转换效率则越高。现有制备单晶硅绒面的方法主要包括机械刻槽法、离子刻蚀法和化学腐蚀法等。其中，机械刻槽法和离子刻蚀法存在种种弊端，很少应用于工业生产。常用的方法是化学腐蚀法，该方法是利用碱液对单晶硅的各向异性腐蚀特性，对单晶硅进行腐蚀，得到具有微米量级金字塔形貌的单晶硅绒面。在利用化学腐蚀法进行生产的过程中，通常需要进行预清洗，来去除硅片表面残留的切割液，从而避免由于切割液的残留使绒面均匀性变差。由于超声可以清除单晶硅片表面残留的固体杂质，热水对表面油污有一定清洗作用，因此，硅片在热水中超声清洗的方法广泛应用在大规模太阳能电池生产中。但是有些硅片表面残留的切割液使用热水和超声并不能完全去除，在生产过程中会造成电池片的外观不良，绒面不均匀，影响太阳能电池的发光效率。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种制备单晶硅绒面的方法，采用该方法，在预清洗的过程中，能有效清除硅片表面残留的切割液，制备出的单晶硅绒面上的金字塔尺寸小、均匀，外观良好，有利于提高太阳能电池的吸光效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种制备单晶硅绒面的方法，它包括以下步骤：1)粗抛液的配制：用分析纯碱与去离子水配制成浓度为45％的碱溶液或者直接使用浓度为45％的碱溶液；在75℃～85℃的恒温槽内用45％的碱溶液与去离子水配置浓度为0.05％-0.5％的粗抛液，粗抛液优选浓度为0.1％-0.3％；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，0.5％～5％的分析纯碱、1％～7％的分析纯异丙醇、0.1％～1％的分析纯硅酸钠和87％-98.4％的去离子水；将所述量的分析纯碱与去离子水制成浓度为45％的碱溶液，再在75℃～85℃的恒温槽内，将制成的45％的碱溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗1～6min，优选时间为3～5min后，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应10～30min，优选时间为10～15min后，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
上述所述的步骤2)中，原料配比的优选范围是：分析纯碱为1％～2.5％，分析纯异丙醇为3％～5％，分析纯硅酸钠为0.3％～0.5％，去离子水为92％-95.7％。
所述步骤1)和2)中的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾或者碳酸钠。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明在预清洗槽中加入极少量碱溶液，使得单晶硅片表面残留切割液得到了很好的清洗，在相同条件的碱腐蚀液中，仅用10～15min就得到了金字塔边长为1～3μm且均匀的绒面，而且腐蚀掉的单晶硅的厚度为5～15μm，与传统方法得到的单晶硅相比，本发明制备的单晶硅的金字塔尺寸小且均匀，外观良好，提高了电池的吸光能力，进而提高了电池的转化效率。2、由于本发明采用的碱溶液具有非常好的去油效果，因此，能够在极低的浓度下去除单晶硅片表面残留的切割液，有利于降低成本。3、由于本发明使用的碱溶液对单晶硅片表面进行了预处理，从而缩短了制绒反应时间。如图1、图2所示，采用本发明的方法，在恒温槽的温度为80℃，且碱溶液为氢氧化钠时，所述单晶硅片经碱腐蚀溶液腐蚀后的表面上形成了均匀的、金字塔的底边长为1～3μm的金字塔绒面，单晶硅片被腐蚀掉的厚度为5～15μm。
附图说明
图1为在金相显微镜下经放大6000倍的单晶硅绒面平面形貌图；
图2为在扫描电镜下经放大6000倍的单晶硅绒面倾斜60度的表面形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：直接使用浓度为45％的氢氧化钠溶液；在75℃的恒温槽内用45％的氢氧化钠与去离子水配置浓度为0.05％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，0.5％的分析纯氢氧化钠、1％的分析纯异丙醇、0.1％的分析纯硅酸钠和98.4％的去离子水；将所述量的分析纯氢氧化钠与去离子水制成浓度为45％的氢氧化钠溶液，再在75℃的恒温槽内，将制成的45％的氢氧化钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗1min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应25min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例2：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：用分析纯氢氧化钾与去离子水配制成浓度为45％的氢氧化钾溶液，在80℃的恒温槽内用45％的氢氧化钾溶液与去离子水配置浓度为0.1％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，1％的分析纯氢氧化钾、2％的分析纯异丙醇、0.5％的分析纯硅酸钠和96.5％的去离子水；将所述量的分析纯氢氧化钾与去离子水制成浓度为45％的氢氧化钾溶液，再在75℃～85℃的恒温槽内，将制成的45％的氢氧化钾溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗2min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应20min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例3：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：用分析纯碳酸钠与去离子水配制成浓度为45％的碳酸钠溶液，在85℃的恒温槽内用45％的碳酸钠溶液与去离子水配置浓度为0.2％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，2％的分析纯碳酸钠、3％的分析纯异丙醇、0.4％的分析纯硅酸钠和94.6％的去离子水；将所述量的分析纯碳酸钠与去离子水制成浓度为45％的碳酸钠溶液，再在85℃的恒温槽内，将制成的45％的碳酸钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗3min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应15min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例4：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：直接使用浓度为45％的氢氧化钠溶液；在75℃的恒温槽内用45％的氢氧化钠与去离子水配置浓度为0.3％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，3.7％的分析纯氢氧化钠、4％的分析纯异丙醇、0.3％的分析纯硅酸钠和92％的去离子水；将所述量的分析纯氢氧化钠与去离子水制成浓度为45％的氢氧化钠溶液，再在78℃的恒温槽内，将制成的45％的氢氧化钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗4min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应14min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例5：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：用分析纯氢氧化钾与去离子水配制成浓度为45％的氢氧化钾溶液，在82℃的恒温槽内用45％的氢氧化钾溶液与去离子水配置浓度为0.4％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，1.5％的分析纯氢氧化钾、5％的分析纯异丙醇、0.2％的分析纯硅酸钠和93.3％的去离子水；将所述量的分析纯氢氧化钾与去离子水制成浓度为45％的氢氧化钾溶液，再在82℃的恒温槽内，将制成的45％的氢氧化钾溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗5min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应15min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例6：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：直接使用浓度为45％的碳酸钠溶液；在84℃的恒温槽内用45％的碳酸钠溶液与去离子水配置浓度为0.5％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，5％的分析纯碳酸钠、7％的分析纯异丙醇、1％的分析纯硅酸钠和87％的去离子水；将所述量的分析纯碳酸钠与去离子水制成浓度为45％的碳酸钠溶液，再在84℃的恒温槽内，将制成的45％的碳酸钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗6min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应30min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例7：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：用分析纯氢氧化钠与去离子水配制成浓度为45％的氢氧化钠溶液，在76℃的恒温槽内用45％的氢氧化钠与去离子水配置浓度为0.15％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，4％的分析纯氢氧化钠、6％的分析纯异丙醇、0.6％的分析纯硅酸钠和89.4％的去离子水；将所述量的分析纯氢氧化钠与去离子水制成浓度为45％的氢氧化钠溶液，再在78℃的恒温槽内，将制成的45％的氢氧化钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗3.5min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应10min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例8：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：直接使用浓度为45％的氢氧化钾溶液，在76℃的恒温槽内用45％的氢氧化钾溶液与去离子水配置浓度为0.25％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，2.5％的分析纯氢氧化钾、1.5％的分析纯异丙醇、0.3％的分析纯硅酸钠和95.7％的去离子水；将所述量的分析纯氢氧化钾与去离子水制成浓度为45％的氢氧化钾溶液，再在79℃的恒温槽内，将制成的45％的氢氧化钾溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗4.5min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应18min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例9：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：直接使用浓度为45％的碳酸钠溶液；在81℃的恒温槽内用45％的碳酸钠溶液与去离子水配置浓度为0.35％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，3％的分析纯碳酸钠、4.5％的分析纯异丙醇、0.35％的分析纯硅酸钠和92.15％的去离子水；将所述量的分析纯碳酸钠与去离子水制成浓度为45％的碳酸钠溶液，再在84℃的恒温槽内，将制成的45％的碳酸钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗2.5min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应23min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
实施例10：本实施例包括以下步骤：
1)粗抛液的配制：用分析纯氢氧化钠与去离子水配制成浓度为45％的氢氧化钠溶液，在83℃的恒温槽内用45％的氢氧化钠与去离子水配置浓度为0.45％的粗抛液；
2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，4.5％的分析纯氢氧化钠、5.5％的分析纯异丙醇、0.45％的分析纯硅酸钠和89.55％的去离子水；将所述量的分析纯氢氧化钠与去离子水制成浓度为45％的氢氧化钠溶液，再在83℃的恒温槽内，将制成的45％的氢氧化钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；
3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗5.5min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应12min，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
Claims (5)
1.一种制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：它包括以下步骤：1)粗抛液的配制：用分析纯碱与去离子水配制成浓度为45％的碱溶液或者直接使用浓度为45％的碱溶液；在75℃～85℃的恒温槽内用45％的碱溶液与去离子水配置浓度为0.05％-0.5％的粗抛液，2)碱腐蚀液的配制：原料配比，按重量百分比计算，1％～2.5％的分析纯碱、3％～5％的分析纯异丙醇、0.3％～0.5％的分析纯硅酸钠和92％-95.7％的去离子水；将所述量的分析纯碱与去离子水制成浓度为45％的碱溶液，再在75℃～85℃的恒温槽内，将制成的45％的碱溶液与所述量的分析纯异丙醇、所述量的分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液；3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗1～6min，将单晶硅片取出，温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应10～30min后，将其取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
2.根据权利要求1所述的制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：所述的步骤1)中粗抛液的浓度为0.1％-0.3％。
3.根据权利要求1或者2所述的制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：所述步骤1)和2)中的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾或者碳酸钠。
4.根据权利要求3所述的制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：所述步骤3)中将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗的时间为3～5min，将单晶硅片放入碱腐蚀液中进行反应时间为10～15min。
5.根据权利要求1或者2所述的制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：所述步骤3)中将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗的时间为3～5min，将单晶硅片放入碱腐蚀液中进行反应时间为10～15min。
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