CN104060325A - 一种多晶硅制绒溶液及制绒方法 - Google Patents

Abstract

一种多晶硅制绒溶液，包含硝酸、氢氟酸、去离子水、乙醇胺以及PVP（聚乙烯吡咯烷酮），其溶液中各组分的质量百分比为：硝酸50%～65%；氢氟酸8%～18%；乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；去离子水16%～30%，一种多晶硅制绒溶液制绒方法在前述溶液中通过加入乙醇胺和聚乙烯吡咯烷酮，控制制绒反应（即化学腐蚀）的腐蚀速率和溶液的表面张力，大大提高了腐蚀坑的密度，腐蚀坑小而均勻，绒面反射率低，晶面与晶面之间的差别较小且背面抛光利于形成均匀的背场，有利于电池短路电流及开路电压的提升从而提高转换效率。

Description

一种多晶硅制绒溶液及制绒方法

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，特别是涉及一种制备多晶硅绒面的腐蚀溶液及其制绒方法。

背景技术

制绒就是指在物体表面上制作一系列有规则或无规则的高低不同和大小不同的表面形状，由于绒面的存在，物体表面的反射率就会大大降低，换句话说，物体表面的绒面可增加光的吸收，因此绒面技术被广泛地应用在太阳能电池领域，在太阳电池片制备过程中，为了增加对光的吸收，使得更多的光能转化为电能，提高太阳电池的转换效率，因此需要在硅片表面制作绒面。

目前规模化生产多晶硅太阳能电池的过程中，普遍采用湿法链式或槽式制绒的方式来达到去除硅片表面的损伤层以及形成虫卵状的绒面结构，从而有效降低硅表面反射率，最终提升电池转换效率， 现有制绒工艺多采用单纯的HNO3-HF-H2O腐蚀体系，此制绒工艺下，反射率降低有限，且均匀性较差，反射率降低至一定程度后表面暗纹数量增加，影响后续电池的性能以及外观。

发明内容

为解决上述缺陷本发明提供一种多晶硅制绒的制绒溶液，以及使用该制绒溶液的绒面制作方法，使得制绒后形成的腐蚀坑小而多且更加均匀，从而有效降低制绒后的反射率，减少表面暗纹产生。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多晶硅制绒溶液，包含硝酸、氢氟酸、去离子水、乙醇胺以及PVP（聚乙烯吡咯烷酮），其溶液中各组分的质量百分比为：硝酸50%～65%；氢氟酸8%～18%；乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；去离子水16%～30%。

一种多晶硅制绒溶液制绒方法，采用以下顺序步骤制得：

A,按照以下质量百分比量取原材料，并按照先后顺序加入制绒槽内,并搅拌均匀：去离子水16%～30%；氢氟酸8%～18%；硝酸50%～65%；乙醇胺乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；

B,将多晶硅片浸入制绒槽内的制绒溶液中反应，控制反应温度为 5°C〜10°C，反应时间为I.5min〜3min；

C,将在制绒溶液腐蚀后的多晶硅片取出，使用去离子水进行清洗干净;

D,在常温下配制电导率为80-200ms的氢氧化钾溶液，搅拌均匀后，将步骤C制得的多晶硅片放入进行清洗0.5-3min，以充分去除硅片表面的残留物；

E,将多晶硅片再次使用去离子水进行清洗干净；

F,配制体积比为盐酸：氢氟酸：水=2：1：5.5的盐酸、氢氟酸混合溶液，并把多晶硅片浸入盐酸氢氟酸混合溶液中进行清洗2-3min；

G,再次使用去离子水把步骤F制得的多晶硅片进行清洗干净，然后烘干。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在传统的HNO3-HF-H2O制绒溶液中增加了乙醇胺和聚乙烯吡咯烷酮，一方面，聚乙烯吡咯烷酮具有分散和成膜性，阻缓了F离子对硅片的腐蚀，对酸腐蚀自催化效果有抑制效果；另一方面，乙醇胺水溶液呈碱性，能够降低溶液表面张力和产生大量气泡，大量气泡的产生增大了HF酸的传质阻和化学动力学阻，减小腐蚀速率，部分气体会吸附在硅片表面，形成起泡掩蔽作用，最后再通过使用稍高浓度的碱液把残留的有机物清洗干净，通过加入乙醇胺和聚乙烯吡咯烷酮， 控制制绒反应（即化学腐蚀）的腐蚀速率和溶液的表面张力，大大提高了腐蚀坑的密度，腐蚀坑小而均勻，绒面反射率低，晶面与晶面之间的差别较小且背面抛光利于形成均匀的背场，有利于电池短路电流及开路电压的提升从而提高转换效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为实施例1本发明制绒溶液及其制绒工艺制作的多晶硅片腐蚀坑绒面。

图2为实施例2使用常规制绒液及工艺制作的多晶硅片腐蚀坑绒面。

图3为实施例2使用常规制绒溶液及工艺与实施例1使用本发明制绒溶液及其制绒工艺分别制绒的多晶硅片绒面反射率曲线对比图。

图4为实施例2使用常规制绒溶液及工艺制绒的多晶硅电池片EL图象。

图5为实施例1使用本发明制绒溶液及其制绒工艺制绒的多晶硅电池片EL图象。

具体实施方式

一种多晶硅制绒溶液，包含硝酸、氢氟酸、去离子水、乙醇胺以及PVP（聚乙烯吡咯烷酮），其溶液中各组分的质量百分比为：硝酸50%～65%；氢氟酸8%～18%；乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；去离子水16%～30%。

一种多晶硅制绒溶液制绒方法，采用以下顺序步骤制得：

A,按照以下质量百分比量取原材料，并按照先后顺序加入制绒槽内,并搅拌均匀：去离子水16%～30%；氢氟酸8%～18%；硝酸50%～65%；乙醇胺乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；

B,将多晶硅片浸入制绒槽内的制绒溶液中反应，控制反应温度为 5°C〜10°C，反应时间为I.5min〜3min；

C,将在制绒溶液腐蚀后的多晶硅片取出，使用去离子水进行清洗干净;

D,在常温下配制电导率为80-200ms的氢氧化钾溶液，搅拌均匀后，将步骤C制得的多晶硅片放入进行清洗0.5-3min，以充分去除硅片表面的残留物；

E,将多晶硅片再次使用去离子水进行清洗干净；

F,配制体积比为盐酸：氢氟酸：水=2：1：5.5的盐酸、氢氟酸混合溶液，并把多晶硅片浸入盐酸氢氟酸混合溶液中进行清洗2-3min；

G,再次使用去离子水把步骤F制得的多晶硅片进行清洗干净，然后烘干。

为对本发明做进一步说明，现列举实施例。

实施例1

按照以下质量百分比量取原材料，并按照先后顺序加入制绒槽内,并搅拌均匀：去离子水16%～30%；氢氟酸8%～18%；硝酸50%～65%；乙醇胺乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；

配制HNO3：HF：H2O：乙醇胺：PVP=5.6：1：1.8：0.6：0.05（质量比）的制绒溶液；

溶液温度降低至7℃，取一片硅片放置制绒溶液中2分钟，反应温度控制在7-8℃，随后硅片从溶液中取出，使用去离子水清洗干净；

移入常温下电导率为150ms氢氧化钾溶液停留1分钟，取出后过去离子水清洗；

移入体积比为：盐酸：氢氟酸：水=2：1：5.5的混合酸液中清洗，在溶液中停留2-3分钟，取出后过去离子水清洗并烘干。

实施例2

按照以下质量百分比量取原材料，并按照先后顺序加入制绒槽内,并搅拌均匀：去离子水16%～30%；氢氟酸8%～18%；硝酸50%～65%；乙醇胺乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；

配制体积比为HNO3:HF:H2O=4.8：1：2.2的制绒溶液；

溶液温度降低至7℃，取一片硅片放置制绒溶液中2分钟，反应温度控制在7-8℃，随后硅片从溶液中取出，使用去离子水清洗干净。

移入常温下电导率为80ms氢氧化钾溶液停留1分钟，取出后过去离子水清洗。

移入体积比为：盐酸：氢氟酸：水=2：1：5.5的混合酸液中清洗，在溶液中停留2-3分钟，取出后过去离子水清洗并烘干。

实施例3

按照以下质量百分比量取原材料，并按照先后顺序加入制绒槽内,并搅拌均匀：去离子水16%～30%；氢氟酸8%～18%；硝酸50%～65%；乙醇胺乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；

配制HNO3：HF：H2O：乙醇胺：PVP=5.6：1：1.8：0.6：0.05（质量比）的制绒溶液；

溶液温度降低至7℃，取一片硅片放置制绒溶液中2分钟，反应温度控制在7-8℃，随后硅片从溶液中取出，使用去离子水清洗干净；

移入常温下电导率为80ms氢氧化钾溶液停留1分钟，取出后过去离子水清洗；

移入体积比为：盐酸：氢氟酸：水=2：1：5.5的混合酸液中清洗，在溶液中停留2-3分钟，取出后过去离子水清洗并烘干。

下表为分别使用实施例1、2、3方法进行制绒后的多晶电池片的电性能数据：

	开路电压（V）	短路电流（A）	串联电阻（ohm）	并联电阻（ohm）	填充因子（%）	效率
							实施例1	0.63281	8.6742	0.00345	266.46	78.06	17.61%
实施例2	0.63281	8.6173	0.00343	153.26	78.07	17.49%
							实施例3	0.63127	8.6860	0.00339	154.38	77.79	17.53%

表1

从上表可以看出，使用实施例1中本发明制绒液以及工艺方法进行制绒后的转换效率提高了0.12%；使用本发明制绒溶液但未使用合适碱浓度去除有机残留的实施例3制绒后虽然短路电流提升69mA，但开压降低了1.6mV。

显而易见，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，任何在此基础上的简单改进均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多晶硅制绒溶液，其特征在于包含硝酸、氢氟酸、去离子水、乙醇胺以及PVP（聚乙烯吡咯烷酮），其溶液中各组分的质量百分比为：硝酸50%～65%；氢氟酸8%～18%；乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；去离子水16%～30%。

2.一种多晶硅制绒溶液制绒方法，其特征在于采用以下顺序步骤制得：

A,按照以下质量百分比量取原材料，并按照先后顺序加入制绒槽内,并搅拌均匀：去离子水16%～30%；氢氟酸8%～18%；硝酸50%～65%；乙醇胺乙醇胺0.5%～2%；PVP（聚乙烯吡咯烷酮）0.02%～0.5%；

B,将多晶硅片浸入制绒槽内的制绒溶液中反应，控制反应温度为 5°C〜10°C，反应时间为I.5min〜3min；

C,将在制绒溶液腐蚀后的多晶硅片取出，使用去离子水进行清洗干净;

D,在常温下配制电导率为80-200ms的氢氧化钾溶液，搅拌均匀后，将步骤C制得的多晶硅片放入进行清洗0.5-3min，以充分去除硅片表面的残留物；

E,将多晶硅片再次使用去离子水进行清洗干净；

F,配制体积比为盐酸：氢氟酸：水=2：1：5.5的盐酸、氢氟酸混合溶液，并把多晶硅片浸入盐酸氢氟酸混合溶液中进行清洗2-3min；

G,再次使用去离子水把步骤F制得的多晶硅片进行清洗干净，然后烘干。