CN103441187A - 太阳能电池硅片抛光后的清洗方法 - Google Patents

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刘古岩
牛春晓
吴卫伟
黄高山
熊军
王雅男
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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，包括以下步骤：（ 1 ）对抛光后的太阳能电池硅片进行酸清洗；（ 2 ）对酸清洗后的太阳能电池硅片进行混酸酸洗、碱清洗和酸清洗。在步骤（ 2 ）中，混酸酸洗使用氢氟酸和硝酸的混合酸，碱清洗使用为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，用于酸洗的酸为氢氟酸和盐酸的混合酸。本发明的方法操作简便，且可高效地除去太阳能电池硅片在抛光过程中产生的各种污染，可明显提高硅片产品的开路电压，为背抛光、背钝化电池的大规模生产提供良好的技术支持。

Description

太阳能电池硅片抛光后的清洗方法
技术领域
本发明涉及一种电池硅片的制备方法，更特别涉及一种太阳能电池硅片抛光后的清洗方法。
背景技术
太阳能电池从最初的不成熟发展到现在成熟的晶硅电池工艺，随着各种高效电池的不断涌现，不仅在工艺和材料上不断推陈出新，技术上也不断创新。背电场区域接触的晶硅太阳能电池结构在实验室的工艺制备过程相对于生产来说，不仅生产成本高，而且复杂、繁琐，尚未大规模应用到商业化生产中。背电场区域接触的晶硅电池与普通的晶硅电池的主要区别是正面为绒面结构，背面为抛光结构。
太阳能电池背面的抛光，主要是基于增加长波长的光在穿过硅片到达背面时的吸收，抛光以后相对于未抛光的表面，更加平整均匀，背场接触更好，同时增加了对长波的反射率，也增加了电池本身对光的吸收机会。
抛光过程中会产生各种污染，比如金属污染和操作污染，以及引入的新污染源等等，所以当需要增加背抛光技术来提高效率时，抛光以后采用适当的清洗方法十分必要，尤其对于在扩散前进行抛光。如果清洗不彻底，会引起不同程度的漏电和导致效率的下降。
发明内容
为克服现有技术中的上述问题，本发明提供了一种太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，该方法操作简便，成本较低，可实现大规模工业化生产的太阳能电池硅片抛光后的清洗。
本发明采用的技术方案是：一种太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，包括以下步骤：
  （1）对抛光后的太阳能电池硅片进行酸清洗；该酸清洗可以除去太阳能电池硅片抛光后所残留的碱。
（2）对步骤（1）中酸清洗后的太阳能电池硅片进行混酸酸洗、碱清洗和酸清洗。其中，混酸酸洗进一步去除抛光处理中所残存的碱，经过混酸酸洗后，抛光处理所留下的残留物污染可被更好地去除；碱清洗可达到去除多孔硅和中和硅片表面残留酸的作用；最后的酸清洗是去除硅片上的金属离子和氧化层，使硅片表面更加干净。
进一步地，在步骤（1）中，酸清洗使用的酸为氢氟酸。
优选地，在步骤（2）中，混酸酸洗使用的混合酸为氢氟酸和硝酸的混合酸，该混合酸中氢氟酸和硝酸的体积比为1:3~1:4。
优选地，在步骤（2）中，混酸酸洗使用的混合酸为氢氟酸、硝酸和硫酸的混合酸，混合酸中氢氟酸、硝酸和硫酸的体积比为：1:3:0.5~1:3:1。
进一步地，在步骤（2）中，碱清洗使用的碱溶液选自氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
优选地，在步骤（2）中，碱溶液的质量分数为3~5%。
更优选地，在步骤（2）中，酸清洗使用的酸为氢氟酸和盐酸的混合酸，混合酸中氢氟酸的体积分数为10%。
需要说明的是，贯穿本发明的所用的各种酸均为可通过商业途径获得的，其中，氢氟酸质量分数约为39%，硝酸质量分数约为68%，盐酸质量分数约为37%，硫酸质量分数约为98%。
本发明的清洗方法主要用于碱对抛光后的硅片进行清洗，太阳能电池硅片在抛光前通常经化学清洗的步骤，在热碱抛光和清洗后还包括如下的制绒步骤：
（3）在步骤（2）中清洗后的太阳能硅片的背表面镀钝化层；
（4）对步骤（3）中镀钝化层后的太阳能硅片的正表面用化学腐蚀方法制备绒面结构，然后进行扩散前清洗；
（5）对步骤（4）中清洗后的太阳能电池硅片进行磷扩散，形成PN结；
（6）在步骤（5）中形成PN结后的太阳能电池硅片的正面镀减反射膜；
（7）在步骤（6）中镀减反射膜的太阳能电池硅片的背面印刷铝浆，正面印刷银电极，烧结形成欧姆接触。
本发明所提供的清洗方法用于对抛光后和制绒前的太阳能电池硅片进行清洗，可以除去太阳能电池硅片在抛光过程中产生的各种污染物，从而可以达到更好的制绒效果。
与现有技术相比，本发明具有下列优点：本发明的太阳能电池硅片的抛光后清洗方法，采用一系列的酸洗，碱洗和酸洗的步骤，可以清洗掉抛光过程中产生的金属离子，去除了抛光带来的各种污染，与简单的清洗相比具有更良好的效果，使得经过本发明的清洗方法清洗后的硅片的开路电压有明显的提升。另外，本发明的方法在操作时能与电池的总体制作流程相融合，工艺控制窗口较宽，可为背抛光、背钝化电池的大规模生产提供良好的技术支持。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清除明确的界定。
实施例1
本发明的太阳能电池硅片抛光后的清洗方法用于对抛光后且制绒前的硅片进行清洗，太阳能电池硅片的抛光、清洗和制绒的具体处理步骤如下：
1、  对硅片进行化学清洗，用热碱对硅片进行双面抛光。
、  对抛光后的硅片进行氢氟酸清洗，可除去抛光过程中残存的碱。
、  对硅片进行混酸酸洗、碱清洗和酸清洗、水洗。其中混合酸采用氢氟酸和硝酸的混合酸，氢氟酸与硝酸、水的体积比为1:3:2；再用质量分数为5%的氢氧化钠溶液进行碱清洗；然后用氢氟酸的体积分数为10%的氢氟酸和盐酸的混合酸进行酸清洗；水清洗，最后甩干。可进一步除去硅片表面的金属离子，以达到后续更好的钝化效果。
、  对硅片背表面进行镀钝化层—采用PECVD的方法镀氮化硅。
、  对硅片正面用化学腐蚀的方法制备绒面结构，单面制绒，然后酸清洗去掉氮化硅膜，再清洗甩干。
、  对硅片进行磷扩撒，形成PN结。
、  对硅片正面镀减反射膜氮化硅，采用PECVD沉积氮化硅薄膜来实现。
、  丝网印刷硅片的正面电极、背面电极、背面电场，烧结形成欧姆接触。
、  测试分档。
根据本实施例1，对硅片抛光90s后，没有经过混酸酸洗、碱清洗以及酸（盐酸和氢氟酸）清洗的样品，测试结果如下表1。
表1
Figure 302181DEST_PATH_IMAGE001
根据本实施例，对硅片抛光120S后，经过本发明的混酸、碱以及盐酸和氢氟酸清洗的样品，测试结果如下表2。
表2
其中：I SC 表示负载短路电流，U OC 表示负载开路电压，FF表示填充因子。
实施例2
本发明的太阳能电池硅片抛光后的清洗方法用于对抛光后且制绒前的硅片进行清洗，太阳能电池硅片的抛光、清洗和制绒的具体处理步骤如下：
1、  对硅片进行化学清洗，进行双面抛光工艺过程。
、  对硅片进行氢氟酸清洗，可除去抛光过程中残存的碱；
3、  对硅片进行混酸酸洗、碱清洗和酸清洗、水洗。其中混合酸采用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合酸，氢氟酸、硝酸、硫酸与水的体积比为1:3:1:2；再用3%的氢氧化钾溶液进行碱清洗；然后用氢氟酸的体积分数为10%的氢氟酸和盐酸的混合酸进行酸清洗；水清洗，最后甩干。可进一步除去硅片表面的金属离子，以达到后续更好的钝化效果。
、  对硅片背表面进行镀钝化层—采用PECVD的方法镀氮化硅
5、  对硅片正面用化学腐蚀的方法制备绒面结构，单面制绒，然后酸清洗去掉氮化硅膜，再清洗甩干。
、  对硅片进行磷扩撒，形成PN结，
7、  对硅片正面镀减反射膜氮化硅，采用PECVD沉积氮化硅薄膜来实现。
、  丝网印刷硅片的正面电极、背面电极、背面电场，烧结形成欧姆接触。
、  测试分档。
根据本实施例，对硅片抛光90s后，没有经过混酸、碱以及盐酸氢氟酸清洗的样品，测试结果如下表3。
表3
Figure 343956DEST_PATH_IMAGE003
根据本实施例，对硅片抛光90s后，经过混酸、碱以及盐酸氢氟酸清洗的样品，测试结果如下表4。
表4
Figure 2013103882555100002DEST_PATH_IMAGE004
其中：I SC 表示负载短路电流，U OC 表示负载开路电压，FF表示填充因子。
实施例1-2中所使用的各种酸的质量分数均为上文所提到的质量分数。从实施例1、2的测试结果（表1-4）可以看出，经过本发明的混合酸洗，碱洗和酸洗等一系列清洗的抛光样品的开路电压有明显的提升。
以上对本发明的特定实施例进行了说明，但本发明的保护内容不仅仅限定于以上实施例，在本发明的所属技术领域中，只要掌握通常知识，就可以在其技术要旨范围内进行多种多样的变更。

Claims (7)

1.一种太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
  （1）对抛光后的太阳能电池硅片进行酸清洗；
  （2）对步骤（1）中酸清洗后的太阳能电池硅片进行混酸酸洗、碱清洗和酸清洗。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述酸清洗使用的酸为氢氟酸。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述混酸酸洗使用的混合酸为氢氟酸和硝酸的混合酸。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述混酸酸洗使用的混合酸为氢氟酸、硝酸和硫酸的混合酸。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述碱清洗使用的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述碱溶液的质量分数为3~5%。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池硅片抛光后的清洗方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述酸清洗使用的酸为氢氟酸和盐酸的混合酸。
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