CN103806108A

CN103806108A - 一种改进型晶硅电池片的清洗工艺

Info

Publication number: CN103806108A
Application number: CN201210445432.4A
Authority: CN
Inventors: 魏代龙; 徐盼盼; 陶智华; 周利荣
Original assignee: SHANGHAI SHENZHOU NEW ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SHENZHOU NEW ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明及一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，该工艺包括以下步骤：将制绒后的晶硅电池片依次经过碱洗和酸洗处理，所述的碱洗采用的碱液为：浓度范围为0.1mol/L～3mol/LNH₄OH与浓度范围为0.1mol/L～3mol/LH₂O₂的混合液，该混合液中NH₄OH和H₂O₂的浓度比例为1～2，碱洗的温度为30℃～60℃，时间为2～30min；所述的酸洗采用的酸液为浓度范围为0.15mol/L～3mol/LHCl与浓度范围为0.15mol/L～3mol/L的H₂O₂的混合物，该混合物中HCl和H₂O₂的浓度比例为1～1.5之间，反应温度范围为30℃～60℃，反应时间范围为2～30min。与现有技术相比，本发明具有成本低、方法简单、效果好等优点。

Description

一种改进型晶硅电池片的清洗工艺

技术领域

本发明及一种晶硅电池片的清洗，尤其是涉及一种改进型晶硅电池片的清洗工艺。

背景技术

为了进一步降低每瓦光伏发电的成本，目前各家电池片生产商都在不遗余力的加大高效晶硅电池片的研究，但是大多数都是通过引入新型设备来提高电池片的效率，如RIE技术、选择性发射电极技术等，而这些新设备往往要增加很多新的投入，特别是对于一些成熟的生产线来说，这比投入无疑是巨大的。因而，一些只利用现有设备来提高电池片效率的新技术显得格外有意义。

在传统的电池片制绒工艺中，存在一些局限，如：(1)单晶来料时存在的油污、手指印、白斑等硅片在通常制绒中很难被有效去除，影响制绒生成的金字塔及反射率；(2)硅片生产过程中，携带的微量金属离子，如，Au、Cu等，在电池片清洗过程中，被除去的不彻底，影响后续的电池效率；(3)在制绒前，硅片被人为接触产生的沾污也很难在制绒中去除。而这些有机物染污和金属离子杂质直接影响掺杂离子在结区的分布，对后续电池片的开路电压、短路电流及漏电流等都有很大影响，所以减少制绒后硅片表面的有机物染污和金属离子杂质具有十分重要的意义。目前，行业内主要是通过增加制绒的腐蚀量以及制绒后HCL\HF酸的处理时间和浓度来减小有机物和离子杂质的，这种去污染物的效果有限，同时会影响产能，增加成本；另一方面，可以从提高晶体硅片的洁净程度，车间的洁净等级，以及提高生产过程的机械化程度减少人为因素来减少污染，但是这些都会大量提高晶体硅电池片的成本，在当前没有太大的商业价值。

在半导体行业中，器件的电性能要求晶圆具备比太阳能更高的洁净度，为了达到所需的洁净程度，常使用RCA清洗技术(这里的RCA由RC1和RC2组成，RC1为一定浓度的NH₄OH和H₂O₂混合溶液，RC2为一定浓度的HCl和H₂O₂混合溶液)，可以很好的控制去除有机物残留和金属离子杂质，并且可以控制在非常痕量的水平，进而提高电池片的效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、方法简单、效果好的改进型晶硅电池片的清洗工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：将制绒后的晶硅电池片依次经过碱洗和酸洗处理，所述的碱洗采用的碱液为；浓度范围为0.1mol/L～3mol/LNH₄OH与浓度范围为0.1mol/L～3mol/LH₂O₂的混合液，该混合液中NH₄OH和H₂O₂的浓度比例为1～2，碱洗的温度为30℃～60℃，时间为2～30min；所述的酸洗采用的酸液为浓度范围为0.15mol/L～3mol/LHCl与浓度范围为0.15mol/L～3mol/L的H₂O₂的混合物，该混合物中HCl和H₂O₂的浓度比例为1～1.5之间，反应温度范围为30℃～60℃，反应时间范围为2～30min。

所述的晶硅电池片为单晶硅电池片或多晶硅电池片。

所述的晶硅电池片为单晶硅电池片，将单晶硅电池片先进行碱洗处理后，再进行制绒，然后再进行酸洗。使用RCA处理时，对单晶和多晶有硅片有一定的区别。对单晶来说，在碱制绒槽前使用RC1处理液，一般可以在去损伤层里配制RC1混合液，在制绒后的盐酸槽中配制RC2混合液，当然也可以对制绒后的单晶硅片连续使用RC1和RC2处理，然后烘干进扩散炉进行磷扩散。对多晶来说，对制绒后的硅片连续使用RC1和RC2处理，然后烘干进扩散炉进行磷扩散。

所述的单晶硅电池片为P型硅片、P型准单晶硅片或N型单晶硅片。

碱洗和酸洗前后对晶硅电池片采用清水漂洗。

所述的晶硅电池片的厚度为180～200um。

本发明一般是在单多晶硅片扩散前清洗。但本发明并不局限于扩散前，还适用于使用其他需要去除表面杂质工艺步骤的清洗。

本发明提供了一种太阳能行业的清洗方法。该方法可以有效去除硅片表面的有机物和离子杂质，提高电池片的转换效率。

本发明的一个重要特征是不需要额外的增加设备，方法简单，容易操作。该方法只需要在传统的制绒设备中选用两个槽就可以完成，也可以在制绒过程中进行。

本发明的目的之一是结合太阳能行业的特点寻求一种减少扩散前硅片表面有机物污染和金属离子杂质的方法。该方法能使晶体硅表面的洁净度提高，从而提高晶体硅电池片的转化效率。

本发明的另一个目的是开发一种可在现有设备和工艺水平的前提下实行的方法。该方法应该有大规模生产的商业价值，即该方法具有不额外增加新设备、操作简单、低成本等特点。

本发明的最后一个目的是从传统的制绒工艺着手，对制绒工艺进行简单改进，提高电池效率。该方法是在现有制绒工艺的基础上改变部分酸槽的溶液成分，或者增加清洗步骤，增加晶体硅表面的洁净程度，从而提高晶体硅电池片的转化效率。

与现有技术相比，本发明使用的RC1中的NH₄OH和H₂O₂主要是氧化及水解有机物，把硅片表面残留的有机会去，同时在碱性环境中，可以氧化部分金属离子。但是使用RC1时，Al，Mg，Fe，Zn的羟基化合物并不能溶解在RC1中，并且一些痕量的金属，如Au，Cu等并不能被RC1吸收出来，需要在酸性条件下用RC2分别来溶解及氧化，进而被去除，起到彻底去除金属杂质的作用。所以在使用RC处理后，电池片的表面污染物进一步减少，进而表面复合减少，所以电池片的效率会提高。可以说本发明是一个水解、氧化、溶解、络合的复杂过程。

本发明使用的混合液的浓度有一定容差范围。该方法中混合液的浓度在一定范围内皆可以使用。RC1中，NH₄OH的浓度范围为0.1mol/L到2mol/L，H₂O₂的浓度范围为0.1mol/L到2mol/L，RC1中NH₄OH和H₂O₂的浓度比例为1到2之间；RC2中，HCL的浓度范围为0.15mol/L到2mol/L，H₂O₂的浓度范围为0.15mol/L到2mol/L，RC1中HCL和H₂O₂的浓度比例为1到1.5之间。

本发明使用的混合液的反应温度和反应时间都有一定的范围。RC1的反应温度范围为30摄氏度到60摄氏度，反应时间范围为2分钟到30分钟；RC2的反应温度范围为30摄氏度到60摄氏度，反应时间范围为2分钟到30分钟。

本发明本着节约生产成本的原则，尽可能的在低溶液浓度、低反应温度及尽可能短的反应时间达到较好的提升电池转化效率的效果。

附图说明

图1为实施例1的工艺流程图；

图2为实施例2的工艺流程图；

图3为实施例3的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，该工艺包括以下步骤：将单晶硅电池片超声清洗后，依次进行漂洗、碱洗、漂洗、制绒、漂洗、酸洗、漂洗、HF处理、多次漂洗，其中；所述的碱洗采用的碱液为：浓度范围为0.1mol/LNH₄OH与浓度范围为0.1mol/LH₂O₂的混合液，碱洗的温度为50℃，时间为10min；所述的酸洗采用的酸液为浓度范围为0.15mol/L与浓度范围为0.15mol/L的H₂O₂的混合物，反应温度范围为50℃，反应时间范围为20min。

实施例2

如图2所示，将厚度为200um的单晶硅电池片制绒后，进行RCA处理，然后送入扩散炉扩散，其中RCA处理即先进行碱洗然后进行酸洗，其中：所述的碱洗采用的碱液为：浓度范围为1.5mol/LNH₄OH与浓度范围为3mol/LH₂O₂的混合液，碱洗的温度为30℃，时间为30min；所述的酸洗采用的酸液为浓度范围为2mol/LHC1与浓度范围为3mol/L的H₂O₂的混合物，反应温度范围为30℃，反应时间范围为30min。

实施例3

如图3所示，将厚度为180um的多晶硅电池片制绒后，进行RCA处理，然后送入扩散炉扩散，其中RCA处理即先进行碱洗然后进行酸洗，其中：所述的碱洗采用的碱液为：浓度范围为3mol/LNH₄OH与浓度范围为3mol/LH₂O₂的混合液，碱洗的温度为60℃，时间为2min；所述的酸洗采用的酸液为浓度范围为3mol/LHCl与浓度范围为3mol/L的H₂O₂的混合物，反应温度范围为60℃，反应时间范围为2min。

实施例4

配制RCA试剂，其中RC1中H₂O₂的浓度为0.26moL/L、NH₄OH的浓度为0.19moL/L，RC2中H₂O₂的浓度为0.26moL/L、HCL浓度为0.33moL/L，反应温度皆为50摄氏度。将碱制绒后的156×156平方毫米的P型单晶硅片放入RC1试剂中浸泡5分钟，然后经清水清洗，再放入RC2试剂中浸泡5分钟，再经清水清洗，烘箱甩干。然后按常规工艺制成太阳能电池。该太阳能电池的转换效率，填充因子，开路电压和短路电流分别为18.55％，78.82，633毫伏和8.86安培。

实施例5

配制RCA试剂，其中RC1中H₂O₂的浓度为0.26moL/L、NH₄OH的浓度为0.19moL/L，RC2中H₂O₂的浓度为0.26moL/L、HCL浓度为0.33moL/L，反应温度皆为50摄氏度。将碱制绒后的156×156平方毫米的P型多晶硅片放入RC1试剂中浸泡5分钟，然后经清水清洗，再放入RC2试剂中浸泡5分钟，再经清水清洗，烘箱甩干。然后按常规工艺制成太阳能电池。该太阳能电池的转换效率，填充因子，开路电压和短路电流分别为17.15％，78.39，621毫伏和8.57安培。

Claims

1.一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：将制绒后的晶硅电池片依次经过碱洗和酸洗处理，所述的碱洗采用的碱液为：浓度范围为0.1mol/L～3mol/LNH₄OH与浓度范围为0.1mol/L～3mol/LH₂O₂的混合液，该混合液中NH₄OH和H₂O₂的浓度比例为1～2，碱洗的温度为30℃～60℃，时间为2～30min；所述的酸洗采用的酸液为浓度范围为0.15mol/L～3mol/LHCl与浓度范围为0.15mol/L～3mol/L的H₂O₂的混合物，该混合物中HCl和H₂O₂的浓度比例为1～1.5之间，反应温度范围为30℃～60℃，反应时间范围为2～30min。

2.根据权利要求1所述的一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，其特征在于，所述的晶硅电池片为单晶硅电池片或多晶硅电池片。

3.根据权利要求2所述的一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，其特征在于，所述的晶硅电池片为单晶硅电池片，将单晶硅电池片先进行碱洗处理后，再进行制绒，然后再进行酸洗。

4.根据权利要求2或3所述的一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，其特征在于，所述的单晶硅电池片为P型硅片、P型准单晶硅片或N型单晶硅片。

5.根据权利要求1所述的一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，其特征在于，碱洗和酸洗前后对晶硅电池片采用清水漂洗。

6.根据权利要求1所述的一种改进型晶硅电池片的清洗工艺，其特征在于，所述的晶硅电池片的厚度为180～200um。