CN102181938A

CN102181938A - 应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法

Info

Publication number: CN102181938A
Application number: CN2010105710422A
Authority: CN
Inventors: 孙林; 李扬; 王守志; 祝耀华
Original assignee: JIANGYIN JETION SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGYIN JETION SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明实施例公开了一种应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法，包括：插片：在片夹的每个槽插上两片硅片，并使两片硅片背靠背紧贴；单晶硅碱制绒过程；进行喷淋后在水中把插在同一槽中的两片硅片分开插在不同槽内；甩干，完成制绒过程。由于两块硅片相紧贴，在制绒时减少溶液进入反应，从而减小刻蚀厚度，在硅片较薄时，可以降低被光波穿透的概率。并且，由于两块硅片相互紧贴，紧贴面均为平面，因此使得进入反应的溶液受外界影响较小，从而保证绒面的平整度。此外，紧贴面在提起时可以有效减少水流，从而减少水印。

Description

应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池的生产加工技术领域，更具体地说，涉及一种应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法。

背景技术

近年来，太阳能电池片生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，使光伏发电的应用日益普及并迅猛发展，逐渐成为电力供应的重要来源。太阳能电池片是一种能力转换的光电元件，它可以在太阳光的照射下，把光能转换为电能，实现光伏发电。

太阳能电池片的生产工艺比较复杂，简单说来，目前的太阳能电池片的生产过程可以分为以下几个主要步骤：

1)表面制绒以及化学清洗硅片表面，通过化学反应在原本光滑的硅片表面形成凹凸不平的结构，以增强光的吸收；

2)扩散制结，将P型的硅片放入扩散炉内，使N型杂质原子硅片表面层，通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成PN结，使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样便形成电流，也就是使硅片具有光伏效应；

3)等离子刻蚀，去除扩散过程中在硅片边缘形成的将PN结短路的导电层；

4)平板PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition，等离子增强的化学蒸发沉积)，即沉积减反射膜，利用薄膜干涉原理，减少光的反射，起到钝化作用，增大电池的短路电流和输出功率，提高转换效率；

5)印刷电极，采用银浆印刷正电极和背电极，采用铝浆印刷背场，以收集电流并起到导电的作用；

6)烧结，在高温下使印刷的电极与硅片之间形成欧姆接触。

上述过程中，表面制绒是一个重要的步骤，绒面质量对太阳能电池片的电性能有很大影响，并且会影响到后续工艺，绒面越平整细腻，则越有利于减少漏电和铝苞。现在各太阳能电池生产厂商多采用碱制绒的方法，其过程主要包括：

A、插片：在片夹的每个插槽插一片硅片；

B、单晶碱制绒过程；

C、甩干。

在实施本发明创造的过程中，发明人发现，现有技术中，硅片完全暴露在溶液中，刻蚀厚度较厚，加大了被光波穿透的概率。另外，对于需要正面制绒和背面制绒的硅片，其正面制绒和背面制绒的要求一般是不同，背面制绒比正面制绒要浅，现有将硅片完全暴露的方式没办法满足这种要求。此外，现有制绒方式在将硅片提起时在制绒面上水流较大，导致水印较多，从而影响硅片表面的反射率。

发明内容

本发明实施例提供了一种应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法，以减小刻蚀厚度从而让制绒面更加的细腻平整，并且减少水印。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法，包括：

插片：在片夹的每个槽插上两片硅片，并使两片硅片背靠背紧贴；

单晶硅碱制绒过程；

进行喷淋后在水中把插在同一槽中的两片硅片分开插在不同槽内；

甩干，完成制绒过程。

优选的，上述方法中，在插上硅片后还包括对去除硅片表面的机械损伤层。

优选的，上述方法中，在插上硅片后还包括对去除硅片表面油污和金属杂质。

优选的，上述方法中，所述单晶硅碱制绒的溶液包含碱、硅酸钠及乙醇或异丙醇，其中碱含量为1.5-2wt％。优选的，上述方法中，所述碱制绒过程温度保持为78～85℃。

优选的，上述方法中，所述碱制绒过程温度保持为80℃。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

由于两块硅片相紧贴，在制绒时减少溶液进入反应，从而减小刻蚀厚度，在硅片较薄时，可以降低被光波穿透的概率。并且，由于两块硅片相互紧贴，紧贴面均为平面，因此使得进入反应的溶液受外界影响较小，从而保证绒面的平整度。此外，紧贴面在提起时可以有效减少水流，从而减少水印。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

制绒是太阳能制造过程中一个关键步骤，其制绒效果直接会影响后续工艺的进行。影响绒面质量的关键性因素包括碱浓度、乙醇或异丙醇浓度、制绒槽内硅酸钠的累积量、制绒腐蚀的浓度、制绒腐蚀的时间、槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度等。常规思维在面临如何提高绒面质量的时候，都会通过调整上述几个关键因素进行，本申请发明人通过研究摸索后，发现硅片的摆放位置也是属于一个关键因素，正如背景技术部分所述，现有技术制绒面刻蚀厚度较大，容易受到外界的影响(如溶液波动产生的影响)而影响制绒面的平整度，现有制绒方式在将硅片提起时在制绒面上水流较大，导致水印较多，从而影响硅片表面的反射率。基于此，本发明实施例提供了一种解决方案，该方案的基本思想是，通过将两片硅片紧贴，利用其硅片紧贴面均为平面的特点，控制进入该紧贴面的溶液的进入量。

下面通过几个实施例详细介绍。

实施例一

本实施例提供了一种应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法，其基本流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤S11、插片：在片夹的每个槽插上两片硅片，并使两片硅片背靠背紧贴；

步骤S12、单晶硅碱制绒过程；

本步骤与现有技术基本相同，基本过程包括超声波清洗、溢流、制绒、溢流、HF洗、溢流、HCl洗、溢流、HF洗、溢流、喷淋。

在制绒时利用硅的各向异性腐蚀，在每平方米硅表面形成几百万四面方锥体即金字塔结构。可使用热的碱性溶液(以氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或乙二胺等作为碱)，一般使用氢氧化钠稀溶液，来制绒面。为了获得均匀的绒面，还可以再溶液中酌量天界醇类(如乙醇或异丙醇)作为络合剂，以加快硅的腐蚀。

制绒液中的碱、硅酸钠及乙醇或异丙醇三者的浓度比例决定着溶液的腐蚀程度速率和角锥体形成情况。溶液温度在78℃以下时，溶液中碱浓度在1.5-4wt％范围之外将会破坏角锥体的几何形状，而溶液温度恒定在78～85℃(优选为80℃)时，角锥体形成情况较佳。而碱浓度处于合适范围(1.5-2wt％)时，乙醇或异丙醇的浓度的上升会使腐蚀速率大幅度下降。另外，现有试验也表明，乙醇含量在3vol％-20vol％的范围内变化时，制绒反应的变化不大，都可以得到比较理想的绒面，而5vol％-10vol％的环境最佳。步骤S13、进行喷淋后在水中把插在同一槽中的两片硅片分开插在不同槽内；该步骤主要是方便下一步的甩干步骤，两片硅片贴合在一起甩干效果不好。

步骤S14、甩干，完成制绒过程。

本实施例通过将两片硅片背靠背紧贴，利用其硅片紧贴面均为平面的特点，控制进入该紧贴面的溶液的进入量，从而减小刻蚀厚度，并且，进入紧贴面的溶液受到外界影响较小，另外，在提起时不会产生大的水流，从而减少水印的产生。

实施例二

本实施例提供了另一种应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法，其基本流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤S21、插片：在片夹的每个槽插上两片硅片，并使两片硅片背靠背紧贴；

步骤S22、去除硅片表面的机械损伤层；

步骤S23、单晶硅碱制绒过程；

步骤S24、进行喷淋后在水中把插在同一槽中的两片硅片分开插在不同槽内；

步骤S25、甩干，完成制绒过程。

本发明实施例与上述实施例一基本相同(步骤S21、步骤S23、步骤S24和步骤S25分别与实施例一中的步骤S11、步骤S12、步骤S13和步骤S14相同)，所不同的是，本实施例在进行制绒之前还对硅片表面的机械损伤层进行去除，以提高后续的制绒效果。

实施例三

本实施例提供了另一种应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法，其基本流程如图3所示，包括以下步骤：

步骤S31、插片：在片夹的每个槽插上两片硅片，并使两片硅片背靠背紧贴；

步骤S32、去除硅片表面的机械损伤层；

步骤S33、去除硅片表面的油污和金属杂质；

步骤S34、单晶硅碱制绒过程；

步骤S35、进行喷淋后在水中把插在同一槽中的两片硅片分开插在不同槽内；

步骤S36、甩干，完成制绒过程。

本发明实施例与上述实施例一基本相同(步骤S31、步骤S32、步骤S34、步骤S35和步骤S36分别与实施例二中的步骤S21、步骤S22、步骤S23、步骤S24和步骤S25相同)，所不同的是，本实施例在进行制绒之前还对硅片表面的油污和金属杂质进行去除，以进一步提高后续的制绒效果。

需要说明的是，上述步骤S32和步骤S33可以以任意顺序执行，可以在去除硅片表面的机械损伤层后，再进行去除硅片表面的油污和金属杂质的操作，也可以先去除硅片表面的油污和金属杂质，然后再进行去除硅片表面的机械损伤层的操作，或者，两者同时进行。

下面以具体实验数据说明本发明实施例的效果。

下面采用两批相同的样品，在不同的制作工艺下印刷太阳能电池片的正电极。第一批采用10个样品按照传统工艺进行制绒，第二批采用另外10个样品按照本实施例所述的制绒方法进行制绒，之后分别对这两批样品进行测试。表1为现有技术制绒前后的硅片质量比对及制绒后制绒面的反射率结果，表2为采用本实施例制绒前后的硅片质量比对及制绒后制绒面的反射率结果，表3为现有技术制绒并进行烧结后电性能测试结果，表4为本发明实施例制绒并进行烧结后电性能测试结果。

表1

表2

表3

表4

对比表1、表2、表3和表4之后可以看出：

所得制绒后片子表面状况：背靠背紧贴表面清洁没有水印，绒面平整，而正面和正常方式制绒后的两面一样，存在水印。

制绒后去除质量：背靠背法去除0.26g，原工艺去除0.4g；

制绒后背面没有水印，反射率能好一些；

其中效率几乎一致。

通过实验数据可以清楚得出，本发明实施例绒面的平整度和水印残留整体优于现有技术，基本实现发明目的。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种应用于太阳能电池的单晶硅制绒方法，其特征在于，包括：

单晶硅碱制绒过程；

甩干，完成制绒过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在插上硅片后还包括对去除硅片表面的机械损伤层。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在插上硅片后还包括对去除硅片表面油污和金属杂质。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单晶硅碱制绒的溶液包含碱、硅酸钠及乙醇或异丙醇，其中碱含量为1.5-2wt％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述碱制绒过程温度保持为78～85℃。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碱制绒过程温度保持为80℃。