CN103346204A - 一种多晶链式多步制绒工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多晶链式多步制绒工艺，所述工艺至少包括以下步骤：（1）第一步制绒：高浓度腐蚀；（2）第二步制绒：中浓度腐蚀；（3）第三步制绒：低浓度腐蚀；其中，所述每一步制绒所使用的制绒液均是硝酸、氢氟酸和水的混合溶液；每后一步骤所使用的制绒液中酸液浓度小于前一步骤制绒液中的酸液浓度。本发明的有益效果是：通过多步制绒方式实现硅表面损伤层的去除并制得小尺寸、低反射率绒面，从而有效提高电池短路电流，提升电池效率。此工艺在量产过程中，不需要引入新的化学品，不增加生产成本，通过原设备改造就能够实现稳定量产效果。

Description

一种多晶链式多步制绒工艺
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，具体涉及一种多晶链式多步制绒工艺。
背景技术
目前多晶硅太阳能电池制造过程中，普遍采用湿法链式或槽式制绒方式达到硅表面损伤层去除、虫卵状绒面形成的目的，从而有效降低硅表面反射率，最终提升电池效率。对于如何进一步降低表面反射率来提升电池效率，人们进行了大量的研究，如多晶制绒添加剂的使用和不同化学品及溶液配比的尝试等。
现有制绒工艺多采用单一的制绒槽体，制绒液在药液补加、循环混合后，溶液浓度相同。此制绒工艺下，增加溶液浓度或温度后硅片腐蚀深度增加，绒面尺寸长大且反射率增加，造成电池效率降低；降低溶液浓度或温度后硅片腐蚀深度降低，绒面尺寸减小且反射率降低，能有效提高电池短路电流，然而腐蚀深度太低时，表面靠近硅片的切割损伤层，这对制造高品质电池是不利的，如开路电压降低。
多晶制绒添加剂的使用可有效降低制绒液与硅的反应速度，在常规腐蚀深度下可形成小尺寸、低反射率绒面，但成本相对较高且会带来其它方面的问题，如硅片制绒后吹干不彻底、滚轮印残留、镀膜后色差严重等。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需使用其他添加剂，在常规腐蚀量下得到小尺寸、低反射率绒面的多晶链式多步制绒工艺。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种多晶链式多步制绒工艺，所述工艺至少包括以下步骤：
（1）第一步制绒：高浓度腐蚀；
（2）第二步制绒：中浓度腐蚀；
（3）第三步制绒：低浓度腐蚀；
其中，所述每一步制绒所使用的制绒液均是硝酸、氢氟酸和水的混合溶液；每后一步骤所使用的制绒液中酸液浓度小于前一步骤制绒液中的酸液浓度。
优选的，所述工艺中第一步制绒使用的高浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝50%-55%：15%-20%：25%-35%（体积比）。
优选的，所述工艺中第二步制绒使用的中浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝30%-40%：10%-15%：45%-60%（体积比）。
优选的，所述工艺中第三步制绒使用的低浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝10%-20%：2%-5%：75%-88%（体积比）。
优选的，所述工艺中第一步制绒的腐蚀时间为10秒-30秒，制绒液温度为0℃-5℃。
优选的，所述工艺中第二步制绒的腐蚀时间为50秒-120秒，制绒液温度为0℃-10℃。
优选的，所述工艺中第三步制绒的腐蚀时间为40秒-80秒，制绒液温度为0℃-20℃。
优选的，所述工艺中使用的中浓度制绒槽的槽体长于高浓度和低浓度制绒槽的槽体。
优选的，所述工艺在完成制绒后再进行碱洗、酸洗和烘干。
本发明所使用的原始酸液是质量分数为65%的硝酸，质量分数为49%的氢氟酸。
本发明设计多个制绒槽体，以三个制绒槽体为例。第一个制绒槽为高浓度腐蚀，槽体的设计长度较小，达到去除一定的损伤层的目的；第二个制绒槽为中等浓度制绒，槽体的设计长度较长，主要形成虫卵状绒面并进一步去除剩余的损伤层；第三个制绒槽为低浓度制绒槽，在第二步腐蚀的基础上，进一步修饰其表面，形成新的更小尺寸的、镶套式绒面，进一步降低反射率，最终得到常规腐蚀深度下的小尺寸、低反射率的优良的虫卵状多晶绒面。
相对于现有技术，增加一个高浓度腐蚀槽和一个低浓度腐蚀槽。在高浓度下，硅的腐蚀速度较快，相同时间腐蚀出的绒面尺寸较大，横向抛光作用明显，能有效去除硅表面损伤层。在低浓度下，硅的腐蚀速度较慢，主要表现为纵向腐蚀坑的形成，腐蚀坑内的结构更加细化，形成尺寸较小的微结构，更有利于光的吸收。
因此，本发明的有益效果是：
1)  通过多步制绒方式实现硅表面损伤层的去除并制得小尺寸、低反射率绒面，从而有效提高电池短路电流，提升电池效率。
2)  此工艺在量产过程中，不需要引入新的化学品，不增加生产成本，通过原设备改造就能够实现稳定量产效果。
附图说明
图1为本发明工艺的流程示意图；
图2是本发明设备的结构示意图；
图3是现有技术常规制绒产品的绒面形貌图；
图4是本发明实施例1产品的绒面形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1，
如图1所示，某工厂使用三步制绒工艺制造多晶硅太阳能电池片。
第一步制绒：高浓度腐蚀；使用的高浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝50%：15%：35%（体积比）。第一步制绒的腐蚀时间为10秒，制绒液温度为5℃。
第二步制绒：中浓度腐蚀；使用的中浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝30%：10%：60%（体积比）。第二步制绒的腐蚀时间为80秒，制绒液温度为8℃。如图2所示，中浓度制绒槽的槽体长于高浓度和低浓度制绒槽的槽体。
第三步制绒：低浓度腐蚀；使用的低浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝12%：3%：85%（体积比）。第三步制绒的腐蚀时间为50秒，制绒液温度时间为8℃。
完成制绒后再进行碱洗、酸洗和烘干程序。
制备出的多晶硅太阳能电池的绒面形貌如图4所示，其反射率为19.12%。常规方法制造出的多晶硅太阳能电池如图3所示，其反射率为24.36%，因此可见本工艺方法制备的多晶硅太阳能电池具备更小尺寸的镶套式绒面，更低的反射率。
实施例2,
某工厂使用三步制绒工艺制造多晶硅太阳能电池片。
第一步制绒：高浓度腐蚀；使用的高浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝50%：20%：30%（体积比）。第一步制绒的腐蚀时间为20秒，制绒液温度为5℃。
第二步制绒：中浓度腐蚀；使用的中浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝35%：10%：55%（体积比）。第二步制绒的腐蚀时间为100秒，制绒液温度为10℃。中浓度制绒槽的槽体长于高浓度和低浓度制绒槽的槽体。
第三步制绒：低浓度腐蚀；使用的低浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝10%：2.5%：87.5%（体积比）。第三步制绒的腐蚀时间为60秒，制绒液温度时间为15℃。
完成制绒后进行碱洗、酸洗和烘干程序。
实施例3,
某工厂使用多步制绒工艺制造多晶硅太阳能电池片。
第一步制绒：高浓度腐蚀；使用的高浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝55%：15%：30%（体积比）。第一步制绒的腐蚀时间为20秒，制绒液温度为5℃。
第二步制绒：中浓度腐蚀；使用的中浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝40%：12%：48%（体积比）。第二步制绒的腐蚀时间为50秒，制绒液温度为10℃。中浓度制绒槽的槽体长于高浓度和低浓度制绒槽的槽体。
第三步制绒：低浓度腐蚀；使用的低浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝20%：5%：75%（体积比）。第三步制绒的腐蚀时间为40秒，制绒液温度时间为10℃。
第四步制绒：更低浓度腐蚀；使用的低浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝8%：2%：90%（体积比）。第四步制绒的腐蚀时间为30秒，制绒液温度时间为10℃。第四步制绒的目的是形成更小尺寸的绒面
完成制绒后进行碱洗、酸洗和烘干程序。
本发明通过多步制绒方式实现硅表面损伤层的去除并制得小尺寸、低反射率绒面，从而有效提高电池短路电流，提升电池效率。此工艺在量产过程中，不需要引入新的化学品，不增加生产成本，通过原设备改造就能够实现稳定量产效果。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，所述工艺至少包括以下步骤：
（1）第一步制绒：高浓度腐蚀；
（2）第二步制绒：中浓度腐蚀；
（3）第三步制绒：低浓度腐蚀；
其中，所述每一步制绒所使用的制绒液均是硝酸、氢氟酸和水的混合溶液；每后一步骤所使用的制绒液中酸液浓度小于前一步骤制绒液中的酸液浓度。
2.如权利要求1所述的多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，所述工艺中第一步制绒使用的高浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝50%-55%：15%-20%：25%-35%（体积比）。
3.如权利要求1所述的多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，所述工艺中第二步制绒使用的中浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝30%-40%：10%-15%：45%-60%（体积比）。
4.如权利要求1所述的多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，所述工艺中第三步制绒使用的低浓度制绒液配比为硝酸：氢氟酸：水＝10%-20%：2%-5%：75%-88%（体积比）。
5.如权利要求1所述的多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，所述工艺中第一步制绒的腐蚀时间为10秒-30秒，制绒液温度为0℃-5℃。
6.如权利要求1所述的多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，所述工艺中第二步制绒的腐蚀时间为50秒-120秒，制绒液温度为0℃-10℃。
7.如权利要求1所述的多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，优选的，所述工艺中第三步制绒的腐蚀时间为40秒-80秒，制绒液温度为0℃-20℃。
8.如权利要求1~6任一所述的多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，所述工艺中使用的中浓度制绒槽的槽体长于高浓度和低浓度制绒槽的槽体。
9.如权利要求1~6任一所述的多晶链式多步制绒工艺，其特征在于，所述工艺在完成制绒后再进行碱洗、酸洗和烘干。
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