CN103541017B - 一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法 - Google Patents

一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳电池湿法制绒方法，具体涉及一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法，包括以下步骤：步骤一、多晶硅酸式制绒；步骤二、水洗；步骤三、多晶硅碱式制绒；步骤四、清洗。本方法与现在传统制绒方法相比，可以在多晶硅酸式制绒后的虫洞微结构内形成均匀的小金字塔结构，可以大幅降低晶硅的反射率，达到提高太阳电池短路电流，提高效率的目的；而且可以降低太阳电池吸光的不均匀性，提高太阳电池的使用寿命。

Description

一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法
技术领域
本发明公开了一种太阳电池湿法制绒方法，具体涉及一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法。
背景技术
传统多晶硅太阳电池采用酸式制绒，即用HF和HNO3的混合液对多晶硅的表面进行化学腐蚀，腐蚀出“虫洞”结构，如说明书附图图1所示。
但是这种制绒方法的有以下两个方面的缺点：1.制绒后多晶硅表面反射率一般都保持在25%以上，即使减反射膜沉积后的也保持高的反射率，因此高反射率一直是制约多晶硅太阳电池效率提高的制约因素之一；2.多晶太阳电池表面色差较大，各个部分对太阳光的吸收也不均一，这样容易引起局部电流相差较大，对太阳电池的可靠性和使用寿命存在很大隐患。
多晶硅也可以采用NaOH碱制绒的方式进行表面处理，但是由于多晶硅各个部分径向不同，所以会引起金字塔的朝向不全部是与硅片的表面垂直方向，如说明书附图图2所示。所以也引起太阳电池反射率的降低，以及存在电池可靠性的风险。
不过可以采用反应离子蚀刻（ReactiveIonEtching，RIE，或称干法蚀刻）的方法多多晶硅表面进行蚀刻，得到类似于金字塔的表面，如说明书附图图3所示。
业界一般会采用先酸制绒然后进行RIE对多晶硅表面进行制绒，可以得到表面均匀且反射率较低的制绒面。如说明书附图图4所示。可以看出用这种方法不但保证了多晶制绒的“虫洞”结构，而且在“虫洞”的表面得到了更小的突起，这样提高的硅片对太阳光线的吸收。
但是由于RIE制绒设备价格昂贵，还不适合应用于传统太阳电池行业，所以怎么用传统的湿法蚀刻工艺对多晶硅表面进行蚀刻，得到低反射的绒面是业界很关注的问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供的一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法，该方法可以在多晶硅酸式制绒后的虫洞微结构内形成均匀的小金字塔结构，可以大幅降低晶硅的反射率，达到提高太阳电池短路电流，提高效率的目的；而且可以降低太阳电池吸光的不均匀性，提高太阳电池的使用寿命。
本发明的一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法技术方案为，包括以下步骤：
步骤一、多晶硅酸式制绒；
步骤二、水洗；
步骤三、多晶硅碱式制绒；
步骤四、清洗；
多晶硅在HF酸和HNO3的混合液中进行初制绒，用水清洗后，在NaOH混合液中进行二次制绒，制绒后的多晶硅经过HCl溶液清洗。
步骤一的HF酸和HNO3按照1:100-100:1的质量比例进行混合，制绒时间0.5-5分钟。
优选的，步骤一的HF酸和HNO3按照1：5的质量比例进行混合，制绒时间2分钟。
步骤二使用水清洗硅片1-3分钟。
步骤三的NaOH混合液中NaOH和水的质量比为1:1000-1:3，制绒时间3-50分钟。
优选的，步骤三的NaOH混合液中NaOH和水的质量比为1:50，制绒时间20分钟。
步骤四的HCl溶液中HCl和水的质量比为1:1000-1:10，清洗时间10-300秒。
优选的，步骤四的HCl溶液中HCl和水的质量比为1:100，清洗时间30秒。
本发明的有益效果为：本发明的一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法，可以在多晶硅酸式制绒后的虫洞微结构内形成均匀的小金字塔结构，可以大幅降低晶硅的反射率，达到提高太阳电池短路电流，提高效率的目的；而且可以降低太阳电池吸光的不均匀性，提高太阳电池的使用寿命。本发明与传统酸制绒反射率降低12%，反射率和传统单晶硅碱制绒的反射率相近。实验表明，运用该方法制作的太阳电池，短路电流提高0.38A以上，效率提高0.8%，充分显示了该方法的应用前景。
附图说明：
图1所示为常规酸式制绒在多晶硅的表面形成的绒面结构；
图2所示为常规碱制绒在多晶硅的表面形成的绒面结构；
图3所示为常规反应离子蚀刻在多晶硅的表面形成的绒面结构；
图4所示为现有技术中先酸制绒然后进行RIE对多晶硅表面进行制绒在多晶硅的表面形成的绒面结构；
图5所示为本发明实施例1制备的绒面局部结构图；
图6所示为实施例1得到的多晶硅反射率与传统酸制绒多晶硅反射率比较图；
图7所示为本发明实施例2制备的绒面局部结构图；
图8所示为本发明实施例2得到的多晶硅反射率与传统酸制绒多晶硅反射率比较图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法，包括以下步骤：
步骤一、多晶硅酸式制绒；
步骤二、水洗；
步骤三、多晶硅碱式制绒；
步骤四、清洗；
多晶硅在HF酸和HNO3的混合液中进行初制绒，用水清洗后，在NaOH混合液中进行二次制绒，制绒后的多晶硅经过HCl溶液清洗。
步骤一的HF酸和HNO3按照1:5的质量比例进行混合，制绒时间2分钟；
步骤二使用水清洗硅片2分钟；
步骤三的NaOH混合液中NaOH和水的质量比为1:50，制绒时间20分钟；
步骤四的HCl溶液中HCl和水的质量比为1:100，清洗时间30秒。
从说明书附图图5可以看出，该发明制备的制绒面不但拥有多晶硅酸制绒所有的“虫洞”结构，并且能在“虫洞”的基础之上制绒出了微小的类似于金字塔的结构，该结果和RIE制绒后的结构比较类似。从图6可以看出该发明与传统酸制绒反射率降低12%，反射率和传统单晶硅碱制绒的反射率相近。
实验表明，运用该方法制作的太阳电池，短路电流提高0.38A以上，效率提高0.8%，充分显示了该方法的应用前景。
实施例2
一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法，包括以下步骤：
步骤一、多晶硅酸式制绒；
步骤二、水洗；
步骤三、多晶硅碱式制绒；
步骤四、清洗；
多晶硅在HF酸和HNO3的混合液中进行初制绒，用水清洗后，在NaOH混合液中进行二次制绒，制绒后的多晶硅经过HCl溶液清洗。
步骤一的HF酸和HNO3按照1:4的质量比例进行混合，制绒时间1.5分钟；
步骤二使用水清洗硅片1分钟；
步骤三的NaOH混合液中NaOH和水的质量比为1:40，制绒时间30分钟；
步骤四的HCl溶液中HCl和水的质量比为1:100，清洗时间30秒。
从说明书附图图7以看出，该发明制备的制绒面不但拥有多晶硅酸制绒所有的“虫洞”结构，并且能在“虫洞”的基础之上制绒出了微小的类似于金字塔的结构，该结果也和RIE制绒后的结构比较类似，但比实施案例1所述的微小结构更小。从图8可以看出该发明与传统酸制绒反射率降低11%，达到13%，反射率和传统单晶硅碱制绒的反射率也相近。
实验表明，运用该方法制作的太阳电池，短路电流提高0.32A以上，效率提高0.68%，充分显示了该方法的应用前景。
实施例3
一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法，包括以下步骤：
步骤一、多晶硅酸式制绒；
步骤二、水洗；
步骤三、多晶硅碱式制绒；
步骤四、清洗；
多晶硅在HF酸和HNO3的混合液中进行初制绒，用水清洗后，在NaOH混合液中进行二次制绒，制绒后的多晶硅经过HCl溶液清洗。
步骤一的HF酸和HNO3按照1:10的质量比例进行混合，制绒时间2.5分钟；
步骤二使用水清洗硅片3分钟；
步骤三的NaOH混合液中NaOH和水的质量比为1:60，制绒时间10分钟；
步骤四的HCl溶液中HCl和水的质量比为1:200，清洗时间50秒。
该发明制备的制绒面不但拥有多晶硅酸制绒所有的“虫洞”结构，并且能在“虫洞”的基础之上制绒出了微小的类似于金字塔的结构，该结果也和RIE制绒后的结构比较类似，但比实施案例1所述的微小结构更小。
实验表明，运用该方法制作的太阳电池，短路电流提高0.30A以上，效率提高0.63%，充分显示了该方法的应用前景。

Claims (1)

1.一种多晶硅太阳电池湿法制绒方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、多晶硅酸式制绒；多晶硅在HF酸和HNO3的混合液中进行初制绒；HF酸和HNO3按照1:5的质量比例进行混合，制绒时间2分钟；
步骤二、水洗；使用水清洗硅片2分钟；
步骤三、多晶硅碱式制绒；在NaOH混合液中进行二次制绒，NaOH混合液中NaOH和水的质量比为1:50，制绒时间20分钟；
步骤四、清洗；制绒后的多晶硅经过HCl溶液清洗，HCl溶液中HCl和水的质量比为1:100，清洗时间30秒。
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