CN102703903A - 一种碱制绒工艺 - Google Patents

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叶权华
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Abstract

本发明涉及高效太阳能电池制造技术领域，特别是一种碱制绒工艺，其主要步骤为：先将硅片在碱性溶液中刻蚀形成金字塔绒面结构，再在HF、HNO3和CH3COOH混合溶液中刻蚀，最后经HF或HCl酸洗、水洗和烘干得产品。本发明的碱制绒工艺是对在传统工艺中形成的金字塔绒面进行抛光处理，所得硅片反射率较传统工艺有一定提高，钝化和金属化效果得到了有效提升，在本质上提高了电池效率。

Description

一种碱制绒工艺
技术领域
本发明涉及高效太阳能电池制造技术领域，特别是一种碱制绒工艺。
背景技术
传统碱制绒工艺是采用碱性溶液在腐蚀液中刻蚀形成金字塔绒面结构，然后采用去离子水清洗去除金字塔绒面结构表面的金属离子，再经HF/HCl酸洗、水洗和烘干得到产品。研究人员通过大量实验已经证明，传统碱制绒工艺形成的金字塔绒面结构存在绒面较粗糙、塔尖过于陡峭及容易磨损的问题，传统碱制绒工艺形成的金字塔绒面结构绒面越粗糙，其表面态密度越高，表面复合速率越大，因此，若要提高硅表面光生载流子的搜集速率，就要降低表面态密度，从而降低表面复合速率。
对硅表面进行抛光处理，可以降低表面态密度，同时也使后续SiNx的H相对更加富足，使钝化效果更加明显，从而有效提升电池效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种碱制绒工艺，使形成的金字塔绒面结构光滑、表面态密度低及塔尖平缓，提高表面光生载流子的搜集速率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碱制绒工艺，具体包括如下步骤:
（1）将硅片置入碱性溶液中刻蚀，然后用去离子水冲洗，使硅片表面形成金字塔绒面结构；
（2）将上步所得硅片置入温度为5-25℃的HF、HNO3和CH3COOH混合溶液中进行刻蚀1-600s，目的是将金字塔绒面结构进行抛光处理，增加反射率；
（3）将上步所得硅片用HF或HCl溶液将表面颗粒和金属离子清洗干净，再用去离子水冲洗后烘干。
所述步骤（1）中的碱性溶液为NaOH、KOH或四甲基氢氧化氨（TMAH）和异丙醇（IPA）的混合溶液，其中：NaOH、KOH或TMAH的质量分数为:0.5-3wt%,IPA的质量分数为:0.5-10wt%。
所述步骤（1）中碱性溶液的温度为70-100℃，刻蚀时间为15-30min；步骤（2）中HF、HNO3和CH3COOH混合溶液中的HF溶液质量分数为0.5-5wt%,HNO3溶液质量分数为45-70wt%，CH3COOH溶液质量分数为20-50wt%。
所述步骤（3）中HF或HCl溶液质量分数为5wt%。
有益效果：本发明是在采用传统碱制绒工艺形成金字塔绒面结构后加入了一道HF、HNO3和CH3COOH混合溶液的刻蚀工艺，本发明的工艺是对在传统工艺中形成的金字塔绒面进行抛光处理，所得硅片反射率较传统工艺有一定提高，钝化和金属化效果得到了有效提升，在本质上提高了电池效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是采用传统碱制绒工艺所得硅片表面金字塔绒面结构的SEM示意图；
图2是采用本发明的新工艺所得硅片表面金字塔绒面结构在同等倍数下的SEM示意图。
具体实施方式
一种碱制绒工艺，具体包括如下步骤:
（1）将硅片置入80℃的碱性溶液中刻蚀20min，然后用去离子水冲洗，使硅片表面形成金字塔绒面结构,碱性溶液配方为1.75wt% KOH和5wt% IPA的混合溶液；
（2）将上步所得硅片置入温度为25℃的HF、HNO3和CH3COOH混合溶液中进行刻蚀60s，HF、HNO3和CH3COOH质量分数分别为1.5wt%：63wt%：35.5wt%；
（3）将上步所得硅片用5wt%HF溶液将表面颗粒和金属离子清洗干净，再用去离子水冲洗后烘干。
将上述所得硅片用于工艺为：碱制绒-扩散-边缘刻蚀-PECVD-丝网印刷的太阳能电池制备实验，其测试结果结果如下:
Figure BDA00001615464400031
由上述测试结果可知：本发明的新工艺对Rs、Rsh和FF基本无影响；开路电压在原有基础上提升了1.8mV,短路电流下降了8mA，这说明新工艺中加入的酸刻蚀步骤使得硅片具有一定的抛光效果，硅片的反射率有了一定的提升；下表是七个硅片样品在采用传统工艺和本发明工艺处理后，硅片反射率的在线实验监控数据:
Figure BDA00001615464400032
由上表数据可知：硅片采用传统工艺处理后的反射率为11.6-12.5%，采用本发明工艺处理后，硅片反射率为13.5-14.1%，这和上述开路电压提升和短路电流下降的实验数据的推论结果一致。
由附图中的SEM图示可知，采用本发明工艺制得的硅片表面金字塔塔尖不尖锐，绒面更加均匀，这将促使太阳能电池转换效率的提升，这和上述制备实验的太阳能电池的转换效率提升0.05%的实验数据意义相符合。

Claims (5)

1.一种碱制绒工艺，其特征是：包括如下步骤:
（1）将硅片置入碱性溶液中刻蚀，然后用去离子水冲洗，使硅片表面形成金字塔绒面结构；
（2）将上步所得硅片置入温度为5-25℃的HF、HNO3和CH3COOH混合溶液中进行刻蚀1-600s；
（3）将上步所得硅片用HF或HCl溶液将表面颗粒和金属离子清洗干净，再用去离子水冲洗后烘干。
2.根据权利要求1所述的一种碱制绒工艺，其特征是：所述步骤（1）中的碱性溶液为NaOH、KOH或TMAH和IPA的混合溶液，其中：NaOH、KOH或TMAH的质量分数为:0.5-3wt%,IPA的质量分数为:0.5-10wt%。
3.根据权利要求1所述的一种碱制绒工艺，其特征是：所述步骤（1）中碱性溶液的温度为70-100℃，刻蚀时间为15-30min。
4.根据权利要求1所述的一种碱制绒工艺，其特征是：所述步骤（2）中HF、HNO3和CH3COOH混合溶液中的HF溶液质量分数为0.5-5wt%,HNO3溶液质量分数为45-70wt%，CH3COOH溶液质量分数为20-50wt%。
5.根据权利要求1所述的一种碱制绒工艺，其特征是：所述步骤（3）中HF或HCl溶液质量分数为5wt%。
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