CN104218122B - 一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法，其特征在于：包括以下步骤：（a）用碱溶液对硅片表面进行处理；（b）DI水清洗硅片表面；（c）将硅片浸入酸性混合溶液中，使硅片表面形成绒面；（d）碱溶液清洗：将硅片浸入氢氧化钾的碱溶液中，以清除硅片表面的酸；（e）酸洗：将硅片浸入氢氟酸溶液中，以中和残留的碱；（f）DI清洗：用DI溶液清洗硅片表面后烘干。本发明通过采用碱性溶液对硅片进行处理，使其表面形成金字塔结构，并通过DI水洗及制绒使硅片表面形成具有良好陷光效果的绒面，有效降低硅片的反射率，提高电池片电性能。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅太阳能电池制造领域，尤其是一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法。
背景技术
现有多晶硅锭的切片厂家在规模化生产中广泛使用了砂浆切割的工艺方法，与砂浆切割的方法相比，用金刚线切割多晶硅锭的切片方法因其具有更利于环保、具有更大的降低成本空间、具有更大的提升多晶硅电池片的效率空间等优势而得到广大切片厂家的关注。然而，与砂浆切割的硅片相比，用金刚线切割的多晶硅片若用现在电池生产厂家广泛使用的酸制绒工艺方法制备绒面，由于金刚线切割硅片表面的损伤层较薄，大约5-10微米，反应活性不足，制绒后，用金刚线切割的硅片的反射率会比用砂浆切割的硅片的反射率高出4-6%，反射率的升高会导致电池短路电流的下降，进而影响金刚线切割的多晶硅太阳电池的转换效率。近期也有厂家尝试用RIE干法制绒、银诱导纳米制绒等方法降低金刚线切割的多晶硅片的反射率，这些方法虽然可以增加金刚线切割的多晶硅片制绒后硅片表面的陷光效果，降低其反射率，但同时也在硅片表面形成了过多的复合中心，使最终所得太阳电池的短路电流上升，但开路电压下降，不利于减小最终电池片制成组件后的封装损失。而且这些制绒方法需要在传统生产线的基础上增加较多的制绒工艺步骤，增加额外的化学药品及特种气体的使用种类，同时也增加了外围污水及废气处理的负担。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种在不增加环境负担的情况下也能够有效降低金刚线切割的多晶硅反射率、提高太阳电池转换效率的制绒方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法，包括以下步骤：
（a）用碱溶液对硅片表面进行处理：将金刚线切割的多晶硅片放入氢氧化钠、无水乙醇或异丙醇组成的碱性混合溶液中，使多晶硅表面形成金字塔结构；
（b）DI水清洗硅片表面；
（c）将硅片浸入酸性混合溶液中，使硅片表面形成绒面；
（d）碱溶液清洗：将硅片浸入氢氧化钾的碱溶液中，以清除硅片表面的酸；（e）酸洗：将硅片浸入氢氟酸溶液中，以中和残留的碱；
（f）DI清洗：用DI溶液清洗硅片表面后烘干。
所述步骤（a）中碱性混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为0.5-5%、无水乙醇或异丙醇的浓度为0.1-5%、反应时间为0.2-30min，反应温度为50-100℃。
所述步骤（b）中DI水清洗硅片表面的温度为0-70℃，清洗时间为0.1-10min。
步骤（c）所述的酸性混合溶液为氢氟酸及硝酸的混合溶液，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1：2-6:1，酸性混合溶液的处理温度为0-30℃，处理时间为0.5-10min。
步骤（d）所述的氢氧化钾的浓度为0.1-5%，浸入时间为0.1-10min，处理温度为0-60℃。
步骤（e）中氢氟酸的浓度为0.5-30%，酸洗温度为0-70℃，酸洗时间为0.2-15min。
步骤（f）中DI水的清洗温度为0-70℃，清洗时间为0.2-10min；烘干温度为50-200℃，烘干时间为0.5-20min。
有益效果：本发明提供的一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法与现有技术相比，具有以下优点：
1.环境污染小：本发明所用的制绒方法不需要在传统生产线的基础上增加额外的化学药品及特种气体的使用种类，也不会增加外围污水及废气处理的负担；
2.多晶硅反射率低：本发明通过先用混合碱溶液体系对金刚线切割的硅片表面进行处理使硅片表面形成类金字塔的结构以增大硅片的反应活性，再用酸性混合溶液使硅片表面形成绒面的制绒方法，可使硅片表面形成具有良好陷光效果的绒面，能有效降低金刚线切割多晶硅片制绒后的反射率；
3.电池转换率高：本发明通过采用混合碱性溶液对硅片表面进行化学腐蚀的方式来增大其表面的反应活性，不会在硅片表面形成过多的复合中心，使多晶太阳电池的短路电流会随着反射率的下降而上升，同时电池的开路电压不会下降，从而可有效提高金刚线切割硅片制成的多晶太阳电池的转换效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法，包括以下步骤：
（a）用碱溶液对硅片表面进行处理：将金刚线切割的多晶硅片放入氢氧化钠、无水乙醇或异丙醇组成的碱性混合溶液中，使多晶硅表面形成金字塔结构；
（b）DI水清洗硅片表面；
（c）将硅片浸入酸性混合溶液中，使硅片表面形成绒面；
（d）碱溶液清洗：将硅片浸入氢氧化钾的碱溶液中，以清除硅片表面的酸；（e）酸洗：将硅片浸入氢氟酸溶液中，以中和残留的碱；
（f）DI清洗：用DI溶液清洗硅片表面后烘干将硅片浸入酸性混合溶液中，使硅片表面形成绒面；
所述步骤（a）中碱性混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为0.5-5%、无水乙醇或异丙醇的浓度为0.1-5%、反应时间为0.2-30min，反应温度为50-100℃。
步骤（b）中DI水清洗硅片表面的温度为0-70℃，清洗时间为0.1-10min。
步骤（c）所述的酸性混合溶液为氢氟酸及硝酸的混合溶液，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1：2-6:1，酸性混合溶液的处理温度为0-30℃，处理时间为0.5-10min。
步骤（d）所述的氢氧化钾的浓度为0.1-5%，浸入时间为0.1-10min，处理温度为0-60℃。
步骤（e）中氢氟酸的浓度为0.5-30%，酸洗温度为0-70℃，酸洗时间为0.2-15min。
步骤（f）中DI水的清洗温度为0-70℃，清洗时间为0.2-10min；烘干温度为50-200℃，烘干时间为0.5-20min。
实施例1
采用金刚线切割的P型156多晶硅片作为基体材料，将P型156多晶硅片平均分成A、B两份，取其中A组硅片进行常规的酸制绒，取B组硅片进行如下步骤制绒：
（a）将B组硅片浸入氢氧化钠的浓度为0.5%、无水乙醇浓度为0.3%的碱性混合溶液中；浸入时间为28min，反应温度为85℃，使硅片表面形成金字塔结构；
（b）将步骤（a）中的硅片取出，浸入DI水中清洗，清洗温度为10℃，清洗时间为0.1min，以清洗硅片表面残留的碱；
（c）将步骤（b）中的硅片取出浸入氢氟酸及硝酸混合的酸性混合溶液中，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1：2，所述酸性混合溶液的处理温度为5℃，处理时间为25min，使硅片表面形成绒面；
（d）将步骤（c）中的硅片浸入氢氧化钾的碱溶液中，氢氧化钾的浓度为0.2%，浸入时间为1min，处理温度为30℃，以清除硅片表面的酸；
（e）将步骤（d）中硅片浸入氢氟酸溶液中，氢氟酸的浓度为5%，酸洗温度为20℃，酸洗时间为2min，以中和残留的碱；
（f）用DI溶液清洗将步骤（e）中硅片表面后烘干，DI水的清洗温度为50℃，清洗时间为2min；烘干温度为180℃，烘干时间为10min，完成B组硅片的制绒。
分别在A、B两组中取样测量硅片的反射率，并对两组硅片作如下处理：
（1）将两组硅片放入管式扩散炉作扩散处理；
（2）对扩散后的硅片进行边缘蚀刻及去磷硅玻璃处理；
（3）将经过步骤（2）处理后的正面用管式PECVD的方法沉积氮化硅减反射膜82nm；
（4）分别在两组硅片的背面印刷背电极及铝背场，在硅片的前表面印刷栅线；
（5）烧结，测试，对比A、B两组电池片的电性能。
对比A、B组分别采用常规酸制绒方法和本发明提供的制绒方法所得样品的反射率，如表一所示：
对比A、B组分别采用常规酸制绒方法和本发明提供的制绒方法所得样品的电性能，数据如表二所示：
实施例2
采用金刚线切割的P型156多晶硅片作为基体材料，将P型156多晶硅片平均分成A、B两份，取其中A组硅片进行常规的酸制绒，取B组硅片进行如下步骤制绒：
（a）将B组硅片浸入氢氧化钠的浓度为3.2%、无水乙醇浓度为4.2%的碱性混合溶液中；浸入时间为15min，反应温度为75℃，使硅片表面形成金字塔结构；
（b）将步骤（a）中的硅片取出，浸入DI水中清洗，清洗温度为44℃，清洗时间为6min，以清洗硅片表面残留的碱；
（c）将步骤（b）中的硅片取出浸入氢氟酸及硝酸混合的酸性混合溶液中，其中氢氟酸与硝酸的体积比为3：1，所述酸性混合溶液的处理温度为10℃，处理时间为15min，使硅片表面形成绒面；
（d）将步骤（c）中的硅片浸入氢氧化钾的碱溶液中，氢氧化钾的浓度为0.5%，浸入时间为0.5min，处理温度为40℃，以清除硅片表面的酸；
（e）将步骤（d）中硅片浸入氢氟酸溶液中，氢氟酸的浓度为10%，酸洗温度为10℃，酸洗时间为8min，以中和残留的碱；
（f）用DI溶液清洗将步骤（e）中硅片表面后烘干，DI水的清洗温度为20℃，清洗时间为5min；烘干温度为200℃，烘干时间为6min，完成B组硅片的制绒。
分别在A、B两组中取样测量硅片的反射率，并对两组硅片作如下处理：
（1）将两组硅片放入管式扩散炉作扩散处理；
（2）对扩散后的硅片进行边缘蚀刻及去磷硅玻璃处理；
（3）将经过步骤（2）处理后的正面用管式PECVD的方法沉积氮化硅减反射膜82nm；
（4）分别在两组硅片的背面印刷背电极及铝背场，在硅片的前表面印刷栅线；
（5）烧结，测试，对比A、B两组电池片的电性能。
对比A、B组分别采用常规酸制绒方法和本发明提供的制绒方法所得样品的反射率，如表三所示：
对比A、B组分别采用常规酸制绒方法和本发明提供的制绒方法所得样品的电性能，数据如表四所示：
实施例3
采用金刚线切割的P型156多晶硅片作为基体材料，将P型156多晶硅片平均分成A、B两份，取其中A组硅片进行常规的酸制绒，取B组硅片进行如下步骤制绒：
（a）将B组硅片浸入氢氧化钠的浓度为5%、无水乙醇浓度为5%的碱性混合溶液中；浸入时间为3min，反应温度为75℃，使硅片表面形成金字塔结构；
（b）将步骤（a）中的硅片取出，浸入DI水中清洗，清洗温度为60℃，清洗时间为5min，以清洗硅片表面残留的碱；
（c）将步骤（b）中的硅片取出浸入氢氟酸及硝酸混合的酸性混合溶液中，其中氢氟酸与硝酸的体积比为6：1，所述酸性混合溶液的处理温度为20℃，处理时间为5min，使硅片表面形成绒面；
（d）将步骤（c）中的硅片浸入氢氧化钾的碱溶液中，氢氧化钾的浓度为0.2 %，浸入时间为1min，处理温度为20℃，以清除硅片表面的酸；
（e）将步骤（d）中硅片浸入氢氟酸溶液中，氢氟酸的浓度为15%，酸洗温度为40℃，酸洗时间为2min，以中和残留的碱；
（f）用DI溶液清洗将步骤（e）中硅片表面后烘干，DI水的清洗温度为65℃，清洗时间为7min；烘干温度为150℃，烘干时间为20min，完成B组硅片的制绒。
分别在A、B两组中取样测量硅片的反射率，并对两组硅片作如下处理：
（1）将两组硅片放入管式扩散炉作扩散处理；
（2）对扩散后的硅片进行边缘蚀刻及去磷硅玻璃处理；
（3）将经过步骤（2）处理后的正面用管式PECVD的方法沉积氮化硅减反射膜82nm；
（4）分别在两组硅片的背面印刷背电极及铝背场，在硅片的前表面印刷栅线；
（5）烧结，测试，对比A、B两组电池片的电性能。
对比A、B组分别采用常规酸制绒方法和本发明提供的制绒方法所得样品的反射率，如表五所示：
| 对比项目 | 反射率（%） |
| 常规酸制绒方法 | 30.4 |
| 本发明中的制绒方法 | 19.7 |
对比A、B组分别采用常规酸制绒方法和本发明提供的制绒方法所得样品的电性能，数据如表六所示：
Claims (4)
1.一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法，其特征在于：包括以下步骤：
（a）用碱溶液对硅片表面进行处理：将金刚线切割的多晶硅片放入氢氧化钠与无水乙醇或异丙醇组成的碱性混合溶液中，使多晶硅表面形成金字塔结构；
（b）DI水清洗硅片表面；
（c）将硅片浸入酸性混合溶液中，使硅片表面形成绒面，所述的酸性混合溶液为氢氟酸及硝酸的混合溶液，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1：2-6:1，酸性混合溶液的处理温度为0-30℃，处理时间为0.5-10min；
（d）碱溶液清洗：将硅片浸入氢氧化钾的碱溶液中，以清除硅片表面的酸，所述的氢氧化钾的浓度为0.1-5%，浸入时间为0.1-10min，处理温度为0-60℃；
（e）酸洗：将硅片浸入氢氟酸溶液中，以中和残留的碱，氢氟酸的浓度为0.5-30%，酸洗温度为0-70℃，酸洗时间为0.2-15min；酸洗后对硅片进行烘干处理，烘干温度为50-200℃，烘干时间为0.5-20min；
（f）DI清洗：用DI溶液清洗硅片表面后烘干。
2.根据权利要求1所述的一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法，其特征在于：所述步骤（a）中碱性混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为0.5-5%、无水乙醇或异丙醇的浓度为0.1-5%、反应时间为0.2-30min，反应温度为50-100℃。
3.根据权利要求1所述的一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法，其特征在于：所述步骤（b）中DI水清洗硅片表面的温度为0-70℃，清洗时间为0.1-10min。
4.根据权利要求1所述的一种降低金刚线切割的多晶硅反射率的制绒方法，其特征在于：步骤（f）中DI水的清洗温度为0-70℃，清洗时间为0.2-10min；烘干温度为50-200℃，烘干时间为0.5-20min。
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