CN102492996A - 一种长换液周期和低浓度腐蚀的制绒方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种长换液周期和低浓度腐蚀的制绒方法，其特征在于，步骤为：将预清洗后的硅片放入质量百分配比为0.8-1.2%的氢氧化钠、0.2-0.3%的制绒添加剂、3-4%的异丙醇的制绒液中制绒。在盛放制绒液的制绒槽上设计有气动开关溢流口，每批硅片制绒完成后，通过机械手取出该批次硅片，在取出硅片的同时，溢流口阀门自动打开，由机器自带的喷淋装置对硅片进行喷水清洗，喷淋多出的水由溢流口排出，排出后溢流口阀门自动关闭。最后手动添加质量百分浓度为0.25%的氢氧化钠、质量百分浓度为0.3%的制绒添加剂以及质量百分浓度为0.4%的异丙醇，进行下一批次的硅片制绒，如此循环。

Description

一种长换液周期和低浓度腐蚀的制绒方法

技术领域

本发明涉及一种长换液周期和低浓度腐蚀的制绒工艺，用于制作单晶硅太阳电池，属于太阳能电池生产制绒工艺技术领域。

背景技术

目前常规单晶硅太阳电池生产的工艺流程为：表面预清洗、制绒去除损伤层并形成减反射的绒面结构、化学清洗并干燥；通过液态源扩散的方法在硅片表面各点形成均匀掺杂的PN结；去除扩散过程中形成的周边PN结和表面磷硅玻璃；表面沉积钝化和减反射膜；制作太阳电池的背面电极、背面电场和正面电极；烧结形成欧姆接触，从而完成整个电池片的制作过程。

目前单晶制绒形成减反射绒面的方法一般采用氢氧化钠、异丙醇和制绒添加剂这几种的不同配比来实现。随着制绒时间的延长，槽体中反应物的浓度不断变大、杂质含量升高，使制绒效果变差，不能得到均匀和理想金字塔大小的绒面，此时必须将槽体中的旧反应液排掉，重新配置新的反应液，从而得到理想的绒面。

现在普遍的换液周期是12小时，基本每片的单耗为：添加剂0.3-0.4mL；氢氧化钠0.8-1.0g；异丙醇3-5mL，反应浓度较高，产线稳定性差，异常较多，化学品用量较大。以12小时一个班为例，每个班生产前都要进行重新配液，工作效率较低，产能限制较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种更长的换液周期和低单耗低成本的制绒方法，该方法通过降低制绒化学品的浓度，并增加自动溢流装置，不仅达到了良好的清洗效果，而且解决了溶液由于自挥发和反应沉积太多导致的不稳定性问题，提高了溶液寿命，降低了生产成本。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种长换液周期和低浓度腐蚀的制绒方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、在预清洗槽内加入去离子水，并将其加热至68-75℃，之后均匀添加氢氧化钠和过氧化氢，使得氢氧化钠的质量百分比浓度达到0.24-0.32%，过氧化氢的体积百分比浓度达到2-5%，将当前批次的硅片放入预清洗槽内进行预清洗。

步骤2、将预清洗后的硅片放入盛有制绒液的制绒槽中制绒，其中，制溶液的液位没过硅片高度4-6厘米，在制绒槽上制绒液的液位处加开有溢流口，溢流口有气动开关阀门，此时气动开关阀门关闭，制绒液的质量百分配比为0.8-1.2%的氢氧化钠、0.2-0.3%的制绒添加剂、3-4%的异丙醇以及余量的去离子水.每批硅片的制绒时间控制在10-30分钟；

步骤3、当前批次的硅片制绒完成后，取出该批次硅片，在取出硅片的同时，步骤2中所述气动开关阀门开启，使得溢流口打开，由喷淋装置对硅片进行喷水清洗，喷淋多出的水由溢流口排出，排出后气动开关阀门关闭，随后手动添加质量百分浓度为0.25%的氢氧化钠、质量百分浓度为0.3%的制绒添加剂以及质量百分浓度为0.4%的异丙醇，返回步骤2进行下一批次的硅片制绒，如此循环。

通过以上方法，降低了单片制绒化学品的耗量，尤其是降低了制绒添加剂和异丙醇的耗量。同时使药液的换液周期达到48小时至72小时，大大延长了溶液的使用寿命。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例作详细说明如下。

实施例1

本发明提供的一种长换液周期和低浓度腐蚀的制绒方法，其步骤为：

步骤1、配制单晶硅清洗液：

首先往预清洗槽准备130L去离子水，并将其加热至70℃，之后将氢氧化钠和过氧化氢均匀添加，氢氧化钠的质量百分比浓度为0.32%，过氧化氢的体积百分比浓度为5%。

步骤2、单晶硅片表面预清洗：

待温度稳定后，将硅片以400pcs为一个批次放入清洗液中清洗4min，清洗过程中打开超声波作辅助清洗，采用底震形式，超声功率2400W，功率可调，超声频率40KHz。后续再对清洗液进行定时补液，过氧化氢每隔20分钟补加的量为原始单晶硅清洗液的总体积的2%，氢氧化钠每隔2.5小时补加的量为原始单晶硅清洗液总质量的0.1%，如此循环补液完成批量化生产。

步骤3、制绒：

预清洗完后，以400pcs为一批硅片，放入配好的制绒液中制绒（去离子水130L，温度为79℃，氢氧化钠加0.8%，制绒添加剂0.2%，异丙醇3% ），其中，制溶液的液位没过硅片高度4-6厘米，在制绒槽上制绒液的液位处加开有溢流口，溢流口有气动开关阀门，此时气动开关阀门关闭，20分钟后通过机械手取出硅片。在取出硅片的同时，步骤2中所述气动开关阀门开启，使得溢流口打开，由喷淋装置对硅片进行喷水清洗，喷淋多出的水由溢流口排出，排出后气动开关阀门关闭。由于机器在每批硅片制绒完成后会进行喷水清洗，槽里的液位会上升，为了控制槽里的液位，使溶液能长时间达到稳定状态，在制绒槽上的制绒液液位处开有溢流口，这样在每批次制绒完成提篮的同时，喷出的水会通过自动打开的溢流口排出。之后进行制绒补液操作，手动添加质量百分浓度为0.25%的氢氧化钠、质量百分浓度为0.3%的制绒添加剂以及质量百分浓度为0.4%的异丙醇，进行下一批次的硅片制绒，如此循环，到48小时后进行换液，重新配制制绒液。

最后将以上制绒完成的每批次硅片流至下道工序，按照现有工艺来完成太阳能电池的生产，其工艺步骤可以是：

（1）扩散制结：

将制绒后的硅片每2片背靠背为一组，单面插片到管式的扩散炉石英舟中，以液态三氯氧磷（POCl3）为原料，运行扩散工艺后，在硅片待制作栅电极的前表面扩散一层方块电阻在50 ohm/□左右的磷掺杂层，在硅片表面形成PN结。

（2）边缘刻蚀并去除磷硅玻璃：

将扩散后的硅片卸片，一片片堆成一叠，安装夹具后放入等离子刻蚀机中，以CF4和O2为原料，对硅片边缘进行等离子轰击反应，以去除硅片边缘的PN结。之后将刻蚀后的硅片置于体积百分比浓度为10%左右的氢氟酸溶液中，清洗3分钟将扩散时在硅片表面形成的磷硅玻璃去除干净。

（3）制作减反射膜：

采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）法在硅片的扩散面沉积一层氮化硅薄膜，薄膜的厚度控制在80nm左右，折射率控制在2.1左右，以保证有良好的减反射和钝化效果。

（4）丝网印刷并烧结：

用丝网印刷的方法，在硅片未镀膜面先印刷背电极浆料，再印刷背电场浆料，并分别在200℃～300℃的温度下烘干。最后在硅片镀膜面印刷正电极浆料，并传送至烧结炉，在300℃左右的温度下烘干后，硅片传输进入表面温度在500℃～800℃的气氛下进行烧结，背面电极和电场浆料通过该烧结，形成太阳能电池背面Ag电极和背面Al电场。而正面电极浆料则穿过钝化及减反射层与扩散层接触，形成具有良好欧姆接触的太阳能电池的正面Ag电极。从而整个太阳电池工艺制作完毕。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，在步骤1中，氢氧化钠的质量百分比浓度为0.24%，过氧化氢的体积百分比浓度为2%。在步骤2中，制绒液的质量百分配比为1.2%的氢氧化钠、0.3%的制绒添加剂、4%的异丙醇以及余量的去离子水。其他步骤同实施例1。

Claims (1)

1.一种长换液周期和低浓度腐蚀的制绒方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、在预清洗槽内加入去离子水，并将其加热至68-75℃，之后，均匀添加氢氧化钠和过氧化氢，使得氢氧化钠的质量百分比浓度达到0.24-0.32%，过氧化氢的体积百分比浓度达到2-5%,将当前批次的硅片放入预清洗槽内进行预清洗，

步骤2、将预清洗后的硅片放入盛有制绒液的制绒槽中制绒，其中，制溶液的液位没过硅片高度4-6厘米，在制绒槽上制绒液的液位处加开有溢流口，溢流口有气动开关阀门，此时气动开关阀门关闭，制绒液的质量百分配比为0.8-1.2%的氢氧化钠、0.2-0.3%的制绒添加剂、3-4%的异丙醇以及余量的去离子水，每批硅片的制绒时间控制在10-30分钟；

步骤3、当前批次的硅片制绒完成后，取出该批次硅片，在取出硅片的同时，步骤2中所述气动开关阀门开启，使得溢流口打开，由喷淋装置对硅片进行喷水清洗，喷淋多出的水由溢流口排出，排出后气动开关阀门关闭，随后手动添加质量百分浓度为0.25%的氢氧化钠、质量百分浓度为0.3%的制绒添加剂以及质量百分浓度为0.4%的异丙醇，返回步骤2进行下一批次的硅片制绒，如此循环。