CN103400901B - 一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺 - Google Patents

一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺 Download PDF

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Abstract

一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，包括如下步骤：步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。使用本发明首先在富HNO3体系中对硅片进行一次腐蚀，再在富HF体系中进行二次腐蚀，不但能够节约成本，而且制绒均匀稳定。

Description

一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺
技术领域
本发明涉及太阳能电池表面的处理工艺，特别涉及一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺。
背景技术
在太阳能电池表面的处理中，制绒是将硅表面进行预清洗并用强碱或强酸腐蚀成类似金字塔状或蜂窝状结构的过程。制绒的作用是去除损伤层，形成减反射绒面（陷光结构），制绒的目的是利用陷光原理，增加光的吸收，提高短路电流，增加PN结的面积。为此，人们尝试了许多新的制绒工艺，这些方法都可以得到较好的绒面效果，但却存在各种不足。机械刻槽由于刻槽深度较大，对硅片厚度要求较高，不适用于薄衬底太阳电池，变相提高了成本；蜂窝绒面结构技术虽然具备出色的陷光效果，但工艺复杂不适合工业化生产；电化学腐蚀法在大面积硅片上的制绒均匀性不稳定。因此低成本的制绒均匀的稳定的化学腐蚀方法一直是光伏工业界的首选。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供低成本的且制绒均匀的稳定的太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，采用HF和HNO3的混合溶液对硅片进行两次各向同性腐蚀，包括如下步骤：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；
步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
优选地，在上述太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺中，所述步骤7中，HF和HCL的混合溶液配比为：HF:HCL:H2O=1:1:5，浸泡时间：2—5分钟。
更优选地，在上述太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺中，所述浸泡时间为3分钟。
优选地，在上述太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺中，所述步骤1中，HF和HNO3的混合溶液配比为1:7≤HF:HNO3≤1:3，腐蚀温度：15-25℃，腐蚀时间：1—4分钟。
更优选地，在上述太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺中，所述步骤1中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=1:5，腐蚀温度：19℃，腐蚀时间：2分钟。
优选地，在上述太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺中，所述步骤4中，HF和HNO3的混合溶液配比为80:1≤HF:HNO3≤30:1，腐蚀温度：15-25℃，腐蚀时间：2—5分钟。
更优选地，在上述太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺中，所述步骤4中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=50:1，腐蚀温度：19℃，腐蚀时间：3分钟。
优选地，在上述太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺中，所述步骤2和步骤5中的NaOH溶液的浓度小于1%，浸泡时间为20—50秒。
更优选地，在上述太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺中，所述步骤2和步骤5中的NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为30秒。
本发明提供的太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，首先在富HNO3体系中对硅片进行一次腐蚀，再在富HF体系中进行二次腐蚀，不但能够节约成本，而且制绒均匀稳定。
附图说明
图1为一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺包括如下工艺流程：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；
步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
酸性溶剂的浓度和温度对于腐蚀速度的控制具有决定意义，应严格控制。
温度对于腐蚀速度的控制具有决定意义，应严格控制。
以下以优选的实施例对本发明进一步进行说明。
实施例一
一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，包括如下步骤：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=1:5，腐蚀温度：19℃，腐蚀时间：2分钟；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；其中NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为30秒；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=50:1，腐蚀温度：19℃，腐蚀时间：3分钟。
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；其中NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为30秒；
步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；其中，HF和HCL的混合溶液配比为：HF:HCL:H2O=1:1:5，浸泡时间：3分钟；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
实施例二
一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，包括如下步骤：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=1:3，腐蚀温度：25℃，腐蚀时间：1分钟；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；其中NaOH溶液的浓度为1%，浸泡时间为20秒；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=80:1，腐蚀温度：15℃，腐蚀时间：2分钟。
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；其中NaOH溶液的浓度为1%，浸泡时间为20秒；
步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；其中，HF和HCL的混合溶液配比为：HF:HCL:H2O=1:1:5，浸泡时间：5分钟；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
实施例三
一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，包括如下步骤：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=1:7，腐蚀温度：15℃，腐蚀时间：4分钟；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；其中NaOH溶液的浓度为0.1%，浸泡时间为50秒；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=30:1，腐蚀温度：25℃，腐蚀时间：5分钟。
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；其中NaOH溶液的浓度为0.1%，浸泡时间为50秒；
步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；其中，HF和HCL的混合溶液配比为：HF:HCL:H2O=1:1:5，浸泡时间：2分钟；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
实施例四
一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，包括如下步骤：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=1:5，腐蚀温度：23℃，腐蚀时间：1.5分钟；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；其中NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为40秒；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=50:1，腐蚀温度：23℃，腐蚀时间：2分钟。
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；其中NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为40秒；
步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；其中，HF和HCL的混合溶液配比为：HF:HCL:H2O=1:1:5，浸泡时间：3分钟；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
实施例五
一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，包括如下步骤：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=1:7，腐蚀温度：19℃，腐蚀时间：3分钟；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；其中NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为30秒；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=60:1，腐蚀温度：19℃，腐蚀时间：4分钟。
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；其中NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为30秒；
步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；其中，HF和HCL的混合溶液配比为：HF:HCL:H2O=1:1:5，浸泡时间：3分钟；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
实施例六
一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，包括如下步骤：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=1:4，腐蚀温度：20℃，腐蚀时间：3分钟；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡；其中NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为30秒；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀；其中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3=40:1，腐蚀温度：20℃，腐蚀时间：3分钟。
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，去除多孔硅；其中NaOH溶液的浓度为0.5%，浸泡时间为30秒；
步骤6：用大量去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；其中，HF和HCL的混合溶液配比为：HF:HCL:H2O=1:1:5，浸泡时间：3分钟；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
通过对经上述实施例进行二次腐蚀制绒后的硅片进行测试，证明经实施例一所述的工艺处理过的硅片制绒最为均匀，生产过程也最为稳定。实施例四所述的工艺中，采用了相同的一次腐蚀和二次腐蚀的混合溶液配比，虽然温度不同，但在较小的温度变化范围内，制绒效果也较为理想。此外，各实施例中采用氢氧化钠溶液对硅片进行短时间处理可去除染色部分，其中，采用0.5%浓度的氢氧化钠溶液的实施例去除染色部分效果最好。各实施例中采用氢氟酸和盐酸的混合溶液对硅片进行处理，作用在于中和残留在硅片表面的碱液，去除在硅片切割时表面引入的金属杂质，盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Fe3+、Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，其特征在于，采用HF和HNO3的混合溶液对硅片进行两次各向同性腐蚀，包括如下步骤：
步骤1：将硅片置于富HNO3的HF和HNO3的混合溶液中进行一次腐蚀，其中HF和HNO3的混合溶液配比为1:7≤HF:HNO3≤1:3，腐蚀温度：15-25℃，腐蚀时间：1—4分钟；
步骤2：将一次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，其中NaOH溶液的浓度小于1％，浸泡时间为20—50秒；
步骤3：使用去离子水对经步骤2浸泡后的硅片进行冲洗；
步骤4：将硅片置于富HF的HF和HNO3的混合溶液中进行二次腐蚀，其中HF和HNO3的混合溶液配比为80:1≤HF:HNO3≤30:1，腐蚀温度：15-25℃，腐蚀时间：2—5分钟；
步骤5：将二次腐蚀后的硅片置于NaOH溶液中浸泡，其中NaOH溶液的浓度小于1％，浸泡时间为20—50秒，去除多孔硅；
步骤6：用去离子水对经步骤5浸泡后的硅片进行冲洗，烘干；
步骤7：将硅片置于HF和HCL的混合溶液中浸泡，去除氧化层和金属离子；
步骤8：将硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，其特征在于，所述步骤7中，HF和HCL的混合溶液配比为：HF:HCL:H2O＝1:1:5，浸泡时间：2—5分钟。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，其特征在于，所述浸泡时间为3分钟。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，其特征在于，所述步骤1中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3＝1:5，腐蚀温度：19℃，腐蚀时间：2分钟。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，其特征在于，所述步骤4中，HF和HNO3的混合溶液配比为HF:HNO3＝50:1，腐蚀温度：19℃，腐蚀时间：3分钟。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池表面的二次腐蚀制绒工艺，其特征在于，所述步骤2和步骤5中的NaOH溶液的浓度为0.5％，浸泡时间为30秒。
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Granted publication date: 20160224

Termination date: 20190812