CN102263154A - 一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法 - Google Patents

一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法，第一步：选取原材料氢氧化钠、IPA和制绒添加剂；第二步：在太阳能电池表面先后添加氢氧化钠、IPA和制绒添加剂进行加热，促使发生化学反应，即可改善太阳能电池制绒表面；本发明的有益效果：利用制绒添加剂对传统碱制绒溶液进行改善，可以得到反射率较小，金字塔细小、均匀且覆盖完全而且表面干净硅片；利用制绒添加剂可以杜绝硅片外观不良，同时节约了生产成本，无污染，操作简便，生产可控性增加，提高生产效率和电池能量的转换效率。

Description

一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法
技术领域
本发明涉及一种改善太阳能电池表面的方法，特别涉及一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法。
背景技术
太阳电池表面形成绒面结构不仅可以降低表面反射率，而且还可以在电池内部形成光陷阱，从而显著的提高太阳电池的转化效率，对于单晶硅太阳电池主要还是根据择优腐蚀原理在硅片表面形成金字塔形成绒面。
碱制绒在大规模单晶硅生产中得到广泛应用，而氢氧化钠、异丙醇和硅酸钠制绒液浓度时影响绒面质量的关键因素，其中主要成分的浓度、反应时间、反应温度决定了绒面的质量。
传统太阳能电池制绒存在以下不良的现象：
1表面污点(包括手指印、残留物-IPA/Na2SiO3/NaOH/外来杂质、花篮印、水纹、油斑)；
2、表面发白；
3、表面发亮；
4、表面有规则的闪光；
5、表面有彗星现象发生及污点；
6、表面一些区域没有绒面。
造成以上绒面不良状况的有来自原料因素，人员操作的时候引入溶液配比不当，加热时间和温度的不合适等引起的。
针对现有的缺点，本发明提供了一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的措施：
一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法，第一步：选取原材料氢氧化钠、IPA和制绒添加剂；第二步：在太阳能电池表面先后添加氢氧化钠、IPA和制绒添加剂进行加热，促使发生化学反应，即可改善太阳能电池制绒表面；
所述的氢氧化钠、IPA和制绒添加剂在添加过程中，所占重量的百分比分别为1～1.3％、6％和0.6～1.2％；
所述的制绒添加剂内包括绒面催化剂、表面活性剂和绒面缓蚀剂；
所述的加热温度为72～80℃，加热时间为720～900秒。
本发明的有益效果：利用制绒添加剂对传统碱制绒溶液进行改善，可以得到反射率较小，金字塔细小、均匀且覆盖完全而且表面干净硅片；利用制绒添加剂可以杜绝硅片外观不良，同时节约了生产成本，无污染，操作简便，生产可控性增加，提高生产效率和电池能量的转换效率。
具体实施方式
一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法，
第一步：选取原材料氢氧化钠、IPA和制绒添加剂，其中IPA俗称异丙醇，化学式为C3H8O；
第二步：在太阳能电池表面先后添加氢氧化钠、IPA和制绒添加剂进行加热，促使发生化学反应，即可改善太阳能电池制绒表面。
所述的氢氧化钠、IPA和制绒添加剂在添加过程中，所占重量的百分比分别为1～1.3％、6％和0.6～1.2％。
所述的制绒添加剂内包括绒面催化剂、表面活性剂和绒面缓蚀剂，其中绒面催化剂为：Na2SiO39H2O俗称九水硅酸钠，能在硅片表面迅速形成金字塔起绒点，大大提高金字塔形核密度，形成大量小尺寸金字塔；表面活性剂为：氨基酸型；R-NH+2-CH2CH2COO-在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；绒面缓蚀剂为：多羟基葡萄糖，葡萄糖的作用很多，用于制绒工艺中主要是应用其水质稳定剂、表面清洗剂两方面，在制绒过程中起到缓蚀阻垢的作用，而且主要的一点：它的缓蚀率随温度升高而增加，因此对较高温度体系或从低温到高温的变温体系做缓蚀剂效果十分理想，而一般的缓蚀剂的缓蚀率随温度升高而下降；又由于它是强的络合剂，因此阻垢能力也更强。
在这个反应的过程当中，绒面催化剂利用有机基团作为金字塔起绒点，大大提高金字塔形核密度，形成大量小尺寸金字塔；表面活性剂：改变溶液的表面张力，包裹硅片表面有机物并溶解，从而消除手指印；绒面缓蚀剂增大各项异性因子，初始反应速度快，后期反应速度很慢，从而反应具有自停止功能，减少腐蚀克重。
所述的加热温度为72～80℃，加热时间为720～900秒。
此种方法的特点和优势如下：
工艺方面：
1、工艺窗口宽：制绒过程对NaOH和IPA的浓度敏感性降低，工艺温度范围广，对制绒槽温度均匀性要求降低；
2、绒面快速形成，制绒时间短，为720-900秒；
3、减少制绒腐蚀量，为：0.2-0.3克，降低硅片翘曲度，减少碎片率；
4、金字塔细小，尺寸相对均匀，可改善扩散方阻均匀性，大大减少铝包产生几率，可改善正银电极印刷性能，显著降低暗电流；
5、降低反射率，提升Voc，Isc，FF和EFF，其中Voc，Isc，FF和EFF分别表示：开路电压、短路电流、填充因子和转换效率。
生产方面：
安全：溶液不增加额外污染，对人体无毒无害，无刺激性气味，无干扰作用；
操作简便：制绒时间固定，无需看片观察，利于自动化，容易形成生产节拍；
重复性好：制绒过程受催化剂控制，批次稳定性好；
生产效率高：制绒时间短，为720-900秒；
成品率高：制绒返工率极低。
成本方面：
减少常规化学品用量
1.减少氢氧化钠用量；
2.硅酸钠使用量为0；
3.减少IPA用量70％以上；
减少IPA引起的废水处理费用；
可节约银浆10％左右；
提高成品率，降低碎片率，降低综合生产成本；
提升制绒设备生产能力，降低设备精度要求，大幅节约设备成本。
传统方法制作的电池片电性能数据表：
  Voc(mV)   Isc(mA)   Vm(mV)   Im(mA)   Pm(W)   η(％)   Rs(Ω)   Rsh(Ω)   FF(％)
  627.2   5571.9   515.9   5178.8   2.672   17.26   0.013   9.728   76.5
  626   5598.7   513.5   5203.3   2.672   17.26   0.013   9.436   76.2
  626.8   5594.4   514.7   5191.6   2.672   17.26   0.013   9.611   76.2
  626.1   5585.6   513.7   5201   2.672   17.26   0.013   14.194   76.4
  627.1   5581.6   515.3   5192.6   2.676   17.28   0.013   11.065   76.4
  626.5   5622.6   511.7   5228.5   2.676   17.28   0.013   11.197   76
  627.2   5598.4   513.6   5211.6   2.677   17.29   0.013   11.128   76.2
  627.2   5600   512.9   5220.2   2.677   17.29   0.013   10.461   76.2
  627.1   5568.2   516.9   5181.8   2.678   17.3   0.013   11.497   76.7
  625.8   5569   517.1   5180.2   2.678   17.3   0.013   9.737   76.9
  624.7   5589.2   515.5   5193.4   2.677   17.3   0.012   9.805   76.7
  626.1   5596.1   514.5   5206.9   2.679   17.31   0.013   11.011   76.5
  627   5603.5   512.8   5224.5   2.679   17.31   0.014   12.277   76.3
  627.9   5598.2   513.4   5223.3   2.681   17.32   0.014   12.247   76.3
  627.2   5588.7   515.7   5200.8   2.682   17.33   0.013   10.053   76.5
  625.9   5585.9   517.4   5185.7   2.683   17.33   0.012   11.895   76.8
  626.8   5589.2   516   5197.9   2.682   17.33   0.013   10.612   76.6
  626.6   5606.4   514.6   5215.2   2.684   17.34   0.013   10.373   76.4
  628.2   5575.7   516.5   5197.1   2.684   17.34   0.013   10.027   76.6
  628.1   5567.1   517.6   5188.6   2.686   17.35   0.013   9.015   76.8
本发明方法制作的电池片电性能数据表：
 Voc(mV)   Isc(mA)   Vm(mV)   Im(mA)   Pm(W)   η(％)   Rs(Ω)   Rsh(Ω)   FF(％)
 624.5   5583.2   522.5   5231.7   2.734   17.66   0.011   13.62   78.4
 623.5   5589.4   522.9   5227.3   2.734   17.66   0.011   11.358   78.4
 624.5   5623.2   520.4   5254.4   2.734   17.66   0.011   11.611   77.9
 624   5591.5   522.2   5237.6   2.735   17.67   0.011   12.798   78.4
 624.6   5589.7   522.5   5233.5   2.735   17.67   0.011   11.76   78.3
 623.4   5610.6   521.1   5249.1   2.735   17.67   0.011   10.425   78.2
 623.7   5628.7   519.9   5262.3   2.736   17.67   0.011   10.934   77.9
 624   5621.6   520   5259.2   2.735   17.67   0.011   13.147   78
 624.6   5589   523.8   5224.8   2.737   17.68   0.011   10.656   78.4
 623.6   5609.5   520.5   5256.9   2.736   17.68   0.011   13.286   78.2
 624.5   5638.8   522.8   5234.7   2.737   17.68   0.011   7.744   77.7
 623.6   5602.6   521.8   5247.8   2.738   17.69   0.011   12.363   78.4
 623.4   5613.5   521.2   5253.2   2.738   17.69   0.011   11.735   78.2
 623.7   5596.5   523.2   5232.7   2.738   17.69   0.011   11.423   78.4
 623.7   5621.2   521.1   5256.9   2.739   17.7   0.011   11.371   78.1
 623.4   5622.4   521.1   5261.2   2.741   17.71   0.011   12.223   78.2
 623.4   5620.9   521.5   5260.3   2.743   17.72   0.011   10.325   78.3
 623.8   5618.6   521.8   5258.8   2.744   17.73   0.011   12.664   78.3
 622.2   5627.1   520.3   5279.7   2.747   17.75   0.011   14.852   78.5
 623.2   5624.2   522.2   5262.6   2.748   17.75   0.011   11.986   78.4
其中，Voc(mV)为：开路电压；Isc(mA)为：短路电流；Vm(mV)为：峰值电压；Im(mA)为：峰值电流；Pm(W)为：最大功率；η(％)为：转化效率；Rs(Ω)为：串联电阻；Rsh(Ω)为：并联电阻；FF(％)为：填充因子。
本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法，其特征在于：
第一步：选取原材料氢氧化钠、IPA和制绒添加剂；
第二步：在太阳能电池表面先后添加氢氧化钠、IPA和制绒添加剂进行加热，促使发生化学反应，即可改善太阳能电池制绒表面。
2.根据权利要求1所述的一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法，其特征在于：所述的氢氧化钠、IPA和制绒添加剂在添加过程中，所占重量的百分比分别为1～1.3％、6％和0.6～1.2％。
3.根据权利要求1所述的一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法，其特征在于：所述的制绒添加剂内包括绒面催化剂、表面活性剂和绒面缓蚀剂。
4.根据权利要求1所述的一种改善太阳能电池制绒表面状况的方法，其特征在于：所述的加热温度为72～80℃，加热时间为720～900秒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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