CN102629644B - 一种成品晶硅太阳能电池片的返工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成品晶体硅太阳能电池片返工工艺，为了解决现有的低效和外观报废片未进行回收，造成资源浪费的问题，本发明包括如下步骤：1）对待返工的成品电池片进行筛选分类；2）将分类完毕的成品电池片还原成原始硅片；3）按照常规工艺将原始硅片制成合格电池片。本发明不仅回收了电池片的贵金属电极，还重新还原成硅片后继续制成合格产品，良品率超过90%，节省了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池片的再加工领域，具体的说是一种成品晶体硅太阳能电池片返工方法，属于半导体晶体硅及太阳能电池制造技术领域。具体的说本发明是通过化学方法将低效电池片或外观报废电池片还原成原始硅片，然后再制成成品电池片的工艺方法。
背景技术
在目前的光伏行业形势下，更高的光电转换效率和更高的良品率成为每个公司核心竞争力的体现。虽然每个公司生产中产生的低效和外观报废片所占比例不高（1%-2%），但积累下来的数目也很惊人，对企业而言有巨大的经济效益空间。常规工艺中硅片做成电池片的各个工艺环节都只是在硅片的表面几个微米的深度发生反应，这使得我们可以把电极、减反膜、硅铝合金层逐层剥落，还原硅片的原貌，然后重新做成电池片。
目前，各大厂家的低效成品电池片或外观报废成品电池片都没有进行返工，一般都是以低廉的价格处理掉，造成很大的资源浪费。通过本发明的工艺流程进行返工，带来的回报收益非常可观，不但可以让正反面银电极以单质形式整体脱落，便于收集，而且可以将这些低效和外观报废的电池还原成原始硅片，重新制作成合格电池。
发明内容
为了克服现有的低效和外观报废片未进行回收，造成资源浪费的不足，本发明旨在提供一种成品晶体硅太阳能电池片返工工艺，该返工工艺对现有常规工艺生产中产生的低效电池片和外观报废电池片进行返工处理，收集贵金属电极的同时，把返工得到的原始硅片重新制成高效太阳能电池片，从而提高资源利用率和总的成品率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
1、一种成品晶体硅太阳能电池片返工工艺，其特点是，包括如下步骤：
1）、对待返工的成品电池片进行筛选分类；
2）、将分类完毕的成品电池片还原成原始硅片；
3）、按照常规工艺将原始硅片制成合格电池片。
进一步地，所述分类完毕的成品电池片还原成原始硅片的步骤为：
（1）用盐酸溶液去除成品电池片的铝背场，所述盐酸溶液中HCl的质量百分含量为15%~20%；
（2）用NaOH溶液剥离成品电池片的正反面电极，去除铝-硅合金层，所述NaOH溶液中NaOH的质量百分含量为20%~40%；
（3）用氢氟酸溶液去除成品电池片的SiNx膜，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为2.5%~10%；
（4）用盐酸溶液对成品电池片进行二次清洗，去除表面金属离子，此盐酸溶液由盐酸与纯水按照一定比例配制，HCl的质量百分含量为5%~10%；
（5）用去离子水对成品电池片进行漂洗，然后干燥。
所述用NaOH溶液剥离成品电池片的正反面电极的方法是：通过NaOH溶液浸泡成品电池，温度为40℃-80℃。
所述筛选分类后的待返工电池片包括由于工艺原因导致光电转换效率低下的电池片和由于外观不良导致报废的电池片，后者如电池片出现破损的情况。
将原始硅片制成合格电池片属于成熟工艺，本发明所述的常规工艺为：制绒——扩散——边缘刻蚀——去PSG——PECVD镀减反膜——印刷烧结——测试分选，形成合格电池片。
本发明中，用去NaOH溶液去除成品电池片的铝-硅合金层的减薄量为0.3g~0.7g。进一步地，对于125mm*125mm的成品电池片，铝-硅合金层的减薄量为0.3g~0.5g；对于156mm*156mm的成品电池片，铝-硅合金层的减薄量为0.5g~0.7g。
用盐酸溶液对成品电池片进行二次清洗，主要去除表面的钠、铝金属离子。
以下对本发明作进一步的说明：
本发明的成品晶体硅太阳能电池片返工工艺包括以下步骤：
A.通过EL（红外缺陷测试仪）或PL（光致发光测试仪）对低效电池片进行筛选分类。把光电转换效率低的电池片中存在片源内部缺陷或黑心的成品电池片挑选出来，不参与返工流程，将由工艺导致的光电转换效率低的电池片和外观报废片进行返工。
B. 用盐酸溶液去除电池片铝背场，所述盐酸溶液由盐酸与纯水按一定比例配制，其中HCl的质量百分含量在15%到20%之间。
C. 用60度的NaOH溶液去除正反面电极，同时去除铝-硅合金层，所述NaOH溶液由NaOH与纯水按一定比例配制，NaOH质量百分含量在20%到40%之间；将125mm*125mm的成品电池片的铝-硅合金层的减薄量控制在0.3g~0.5g之间，优选为0.4g，将156mm*156mm的成品电池片的铝-硅合金层的减薄量控制在0.5g~0.7g之间，优选为0.6g。此减薄量指硅基片本身因化学反应减少的重量，不包括表面脱落的银电极重量。
D．用氢氟酸溶液去SiNx膜，所述氢氟酸溶液由氢氟酸与纯水按一定比例配制，HF的质量百分含量控制在2.5%到10%之间。
E．用盐酸溶液进行二次清洗，去除表面钠、铝等金属离子，此二次清洗液由盐酸与纯水按照一定比例配制，HCL的质量百分含量控制在5%到10%之间。
F．用去离子水进行反复漂洗，然后送入甩干机进行甩干。
本发明的原理是利用三种化学试剂，分五步将成品电池片还原成原始硅片，然后通过常规工艺流程再次制成晶体硅电池片：
第一步， 用HCL液去除电池片铝背场，化学反应式为：
2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑
第二步， NaOH溶液从电极边缘渗透与硅发生反应，使正反面银电极整体脱落，同时去除背面的铝-硅合金层，化学反应式为：
Si+2NaOH+2H2O====Na2SiO3+2H2↑
第三步，用HF溶液去SiNx膜，化学反应式为：
Si3N4+4HF+9H2O=====3H2SiO3↓+4NH4F
第四步，用盐酸溶液进行二次清洗，去除表面钠、铝等金属离子。
第五步，用去离子水进行反复多次漂洗，然后送入甩干机进行甩干。
本发明将由生产、工艺不稳定所导致的低效电池片和外观不良导致的报废片通过一系列化学腐蚀的手段，非常简便的回收到电池正反面的贵金属电极，同时将这些低效、报废的电池片还原成原始硅片，重新开始常规的电池工艺流程制作成合格电池片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明经过上述返工方法处理再制成的高效太阳能电池片效率能达到原有正常片水平，解决了各大电池厂商面临的不断积压大量光电转换效率低的电池片和外观不良片这一棘手问题，不但可以很方便的整体回收电池片的贵金属电极，还使得这些报废的电池可以重新还原成硅片后继续制成合格产品，良品率超过90%，为电池厂商大大节省了生产成本。
具体实施方式
实施例1
一种125mm*125mm的成品晶体硅太阳能电池片的返工工艺为例，进一步介绍本发明，该返工工艺具体包括以下步骤：
第一步：成品电池片筛选分类；具体的工艺过程是：
通过EL（红外缺陷测试仪）或PL（光致发光测试仪）对低效电池片进行筛选分类。把光电转换效率低的电池片中存在片源内部缺陷（如位错）或黑心的成品电池片挑选出来，不参与返工流程。其余由工艺导致的光电转换效率低的电池片和外观报废片均可进行返工。
第二步：去除电池片铝背场；具体的工艺过程是：
1.将盐酸与去离子水配成HCl的质量百分含量在15%到20%之间的盐酸溶液。
2．将待返工硅片放入所配HCL 清洗液中充分反应完全，去除铝背场（电池背面主要成分为铝粉的一层物质）。
3.用去离子水漂洗干净。
第三步：收集脱落的正反面银电极，同时去除铝-硅合金层；具体的工艺过程是：
1、将NaOH与去离子水在NaOH反应槽里混合配制成NaOH的质量百分含量在20%到40% 之间的NaOH清洗液，溶液加热到60度。槽体材料选用PVDF（聚四氟乙烯），配以良好的抽风系统。
2、将第二步清洗后的电池片放入NaOH清洗液中反应，首先正反面的银电极会整体脱落，同时精确控制好反应时间，硅片反应减薄量在0.4克为最佳,所述减薄量是指硅基片本身参与反应所消耗的晶体硅的重量。
3、用去离子水漂洗干净。
第四步：用HF溶液去SiNx膜；具体的工艺过程是：
1、将HF与去离子水在HF反应槽里混合制成HF的质量百分含量在2.5%到10%之间的HF清洗液。槽体材料选用PVDF（聚四氟乙烯），配以良好的抽风系统。
2、将第三步清洗后的电池片放入HF清洗液中反应，时间200s左右，以完全去除SiNx膜为准。
3、用去离子水漂洗干净并甩干。
第五步：重新开始晶体硅太阳能电池片正常工艺流程：制绒——扩散——边缘刻蚀——去PSG——PECVD镀减反膜——印刷烧结——测试分选，形成合格电池片。
实施例2
一种156mm*156mm的成品晶体硅太阳能电池片的返工工艺，其工艺和实施例1相似，区别在于，用去NaOH溶液去除成品电池片的铝-硅合金层的减薄量以0.6g为最佳。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1. 一种成品晶体硅太阳能电池片返工工艺，其特征是，包括如下步骤：
1）、对待返工的成品电池片进行筛选分类；
2）、将分类完毕的成品电池片还原成原始硅片；
3）、按照常规工艺将原始硅片制成合格电池片；其中
所述分类完毕的成品电池片还原成原始硅片的步骤为：
（1）用盐酸溶液去除成品电池片的铝背场，所述盐酸溶液中HCl的质量百分含量为15%~20%；
（2）用NaOH溶液剥离成品电池片的正反面电极，去除铝-硅合金层，所述NaOH溶液中NaOH的质量百分含量为20%~40%；用去NaOH溶液去除成品电池片的铝-硅合金层的减薄量为0.3g~0.7g；所述用NaOH溶液剥离成品电池片的正反面电极的方法是：通过NaOH溶液浸泡成品电池，温度为40℃-80℃；
（3）用氢氟酸溶液去除成品电池片的SiNx膜，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为2.5%~10%；
（4）用盐酸溶液对成品电池片进行二次清洗，去除表面金属离子，此盐酸溶液由盐酸与纯水按照一定比例配制，HCl的质量百分含量为5%~10%；
（5）用去离子水对成品电池片进行漂洗，然后干燥；
对于125mm*125mm的成品电池片，铝-硅合金层的减薄量为0.3g~0.5g；对于156mm*156mm的成品电池片，铝-硅合金层的减薄量为0.5g~0.7g。
2. 根据权利1要求所述的成品晶体硅太阳能电池片返工工艺，其特征是，所述筛选分类后的待返工电池片包括由于工艺原因导致光电转换效率低下的电池片和由于外观不良导致报废的电池片。
3. 根据权利1要求所述的成品晶体硅太阳能电池片返工工艺，其特征是，将原始硅片制成合格电池片的常规工艺为：制绒——扩散——边缘刻蚀——去PSG——PECVD镀减反膜——印刷烧结——测试分选，形成合格电池片。
4. 根据权利1要求所述的成品晶体硅太阳能电池片返工工艺，其特征是，用盐酸溶液对成品电池片进行二次清洗，去除表面的钠、铝金属离子。
5. 根据权利2要求所述的成品晶体硅太阳能电池片返工工艺，其特征是，对于效率低下的电池片，通过红外缺陷测试仪或光致发光测试仪进行筛选分类。
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