CN104562211B - 一种可提升单晶电池转换效率的制绒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可提升单晶电池转换效率的制绒方法。它具体操作步骤如下：(1)硅片预清洗：采用特定浓度的NaOH和异丙醇的混合溶液清洗后，然后再用纯水超声清洗；(2)双氧水处理：采用双氧水再次进行处理后，最后用纯水超声清洗；(3)绒面制作：采用特定配方的绒液进行一定时间的制绒处理后，然后纯水清洗；(4)盐酸及氢氟酸清洗：制绒后硅片，进行酸处理，然后水洗3次；(5)将水洗后的片子，甩干，完毕。本发明的有益效果是：制作出金字塔形貌的绒面结构小而均匀，单位面积内金字塔数量多，绒面覆盖率广，同等条件下，单晶电池片效率可以提升0.15％及以上。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅太阳能电池生产研发相关技术领域，尤其是指一种可提升单晶电池转换效率的制绒方法。
背景技术
单晶硅的制绒主要利用碱溶液对单晶硅各晶面的腐蚀具有各向异性的特点，将单晶硅表面腐蚀成金字塔形貌的绒面结构。高质量的绒面结构是降低光在电池表面反射率的关键，其可以增强单晶硅太阳能电池对入射光的吸收，提高太阳能电池的转换效率。
绒面的形成包括绒面的成核和生长，从电化学反应的角度上来分析，绒面的成核与硅片表面状况有直接的关系，因此，制绒前对硅片表面的处理就显得尤为重要。另一方面，腐蚀速率影响着绒面的成核与生长的平衡，腐蚀速率较高时，表面部分会形成大金字塔，一些部分却尚未成核，绒面结构不完整，不均匀；腐蚀速率过低时，金字塔生长缓慢，结构不完整。
对于单晶硅太阳能电池，绒面结构对转换效率的影响因素如下：1)正表面光的反射率；2)背表面光反射；3)正电极及背电场各部位厚度一致性。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种所制绒面小而均匀的可提升单晶电池转换效率的制绒方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种可提升单晶电池转换效率的制绒方法，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：采用特定浓度的NaOH和异丙醇的混合溶液清洗后，然后再用纯水超声清洗；
(2)双氧水处理：采用双氧水再次进行处理后，最后用纯水超声清洗；
(3)绒面制作：采用特定配方的绒液进行一定时间的制绒处理后，然后纯水清洗；
(4)盐酸及氢氟酸清洗：制绒后硅片，进行酸处理，然后水洗3次；
(5)将水洗后的片子，甩干，完毕。
本发明综合考虑到了绒面生产和成核的关系，在制绒前对硅片进行了2次处理：在特定浓度的NaOH与异丙醇混合液清洗后，采用双氧水再次处理，在硅片表层形成一层均匀的SiO2层，通过实验对比发现，该SiO2层有利于绒面结构的成核均匀性。然后通过控制绒液浓度及制绒时间，制作出小而均匀金字塔形貌的绒面结构，减小了金字塔的大小尺寸，使得单位面积内金字塔数量明显增多，同等条件下，采用该技术方案，单晶电池片效率可以提升0.15％及以上。
作为优选，在步骤(1)中，采用NaOH的浓度为5％-15％，异丙醇的浓度为3％-5％，清洗的时间为120s-200s，混合溶液的温度为60℃-70℃，纯水超声清洗的时间为120s。
作为优选，在步骤(2)中，采用双氧水的浓度为8％-10％，处理时间为120s-200s，处理温度为55℃-70℃，纯水超声清洗的时间为120s。
作为优选，在步骤(3)中，绒液配方包括浓度为1％-2％的NaOH、浓度为0.2％-0.5％的硅酸钠和浓度为3％-4％的异丙醇，制绒时间为500s-700s，混合溶液的温度为80℃-85℃，纯水清洗的时间为120s。
作为优选，在步骤(4)中，在进行酸处理时，先进行盐酸清洗，盐酸的浓度为8％-10％，清洗时间为120s，再进行氢氟酸清洗，氢氟酸的浓度为3％-5％，清洗时间为180s，然后水洗3次，每次水洗的时间均为120s。
作为优选，采用的NaOH为EL级NaOH，异丙醇为EL级异丙醇，双氧水为EL级双氧水，硅酸钠为EL级硅酸钠，盐酸为EL级盐酸，氢氟酸为EL级或UP级氢氟酸，纯水采用电阻率为18兆欧以上的纯水。
作为优选，制备出金字塔形貌的绒面结构，其中金字塔大小尺寸为0.5-2.5μm。通过控制绒液浓度及制绒时间，制作出小而均匀金字塔形貌的绒面结构，金字塔大小由原来的1-6.5μm变小至0.5-2.5μm，使得单位面积内金字塔数量明显增多。
本发明的有益效果是：在特定浓度的NaOH与异丙醇混合液清洗后，采用双氧水再次进行处理，然后通过调整制绒液配方及工艺时间，制作出金字塔形貌的绒面结构小而均匀，单位面积内金字塔数量多，绒面覆盖率广，同等条件下，单晶电池片效率可以提升0.15％及以上。
附图说明
图1是实施例1中采用传统制绒方法在5K倍放大的SEM扫描下的结构示意图；
图2是实施例1中采用本发明的制绒方法在5K倍放大的SEM扫描下的结构示意图；
图3是实施例2中采用传统制绒方法在2.0K倍放大的SEM扫描下的结构示意图；
图4是实施例2中采用本发明的制绒方法在5.0K倍放大的SEM扫描下的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
取规格型号为156*200的单晶硅电池，采用本发明的制绒方法，包括如下步骤：
(1)硅片预清洗：采用NaOH和异丙醇的混合溶液，浓度如下：NaOH：5％，异丙醇：4％，清洗时间为120s，溶液温度65℃，然后用纯水超声清洗120s；
(2)双氧水处理：双氧水浓度8％，时间120s，温度60℃，然后纯水超声清洗120s；
(3)绒面制作：绒液配方NaOH：1.5％，硅酸钠0.2％，异丙醇：3％，制绒时间为600s，溶液温度80℃-85℃，然后纯水清洗120s；
(4)盐酸及氢氟酸清洗：制绒后硅片，进行酸处理，盐酸9％，氢氟酸4％，时间分别为120s、180s，然后水洗3次，时间均为120s；
(5)将水洗后的片子，甩干，完毕。
采用传统制绒方法，用SEM扫描绒面，在5K倍放大时，结果如图1所示；采用本发明的制绒方法，用SEM扫描绒面，在5K倍放大时，结果如图2所示。由图1与图2对比所得，使用本发明的制绒方法制备所得的单晶绒面金字塔明显变小、变均匀。实施例1制备的单晶电池转换效率与原制绒方法制备的单晶电池转换效率效率对比，如表1所示。
表1
| Uoc | Isc | Rs | Rsh | FF | NCell | |
| 实施例1 | 0.6411 | 9.1288 | 0.0034 | 333 | 79.01 | 19.35％ |
| 传统制绒方法 | 0.6425 | 9.1309 | 0.0032 | 314 | 79.43 | 19.50％ |
从表1中可以看到，采用本发明的制绒方法制备的156*200型号单晶硅太阳能电池实现转换效率提升0.15％。
实施实例2：
取规格型号为156.75*205的单晶硅电池，采用本发明的制绒方法，包括如下步骤：
(1)硅片预清洗：采用NaOH和异丙醇的混合溶液，浓度如下：NaOH：5％，异丙醇：4％，清洗时间为120s，溶液温度65℃，然后纯水超声清洗120s；
(2)双氧水处理：双氧水浓度8％，时间120s，温度60℃，然后纯水超声清洗120s；
(3)绒面制作：绒液配方NaOH：1.5％，硅酸钠0.2％，异丙醇：3％，制绒时间为600s，溶液温度80℃-85℃，然后纯水清洗120s；
(4)盐酸及氢氟酸清洗：制绒后硅片，进行酸处理，盐酸9％，氢氟酸4％，时间分别为120s、180s，然后水洗3次，时间分别120s；
(5)将水洗后的片子，甩干，完毕。
采用传统制绒方法，用SEM扫描绒面，在2.0K倍放大时，结果如图3所示；采用本发明的制绒方法，用SEM扫描绒面，在5.0K倍放大时，结果如图4所示。从图3、图4可以看到，本发明的制绒方法所制备的单晶绒面金字塔明显变小、变均匀。实施例2制备的单晶电池转换效率与原制绒方法制备的单晶电池转换效率效率对比，如表2所示。
表2
| Uoc | Isc | Rs | Rsh | FF | NCell | |
| 实施例2 | 0.6423 | 9.2719 | 0.0032 | 304 | 79.03 | 19.38％ |
| 传统制绒方案 | 0.6431 | 9.2764 | 0.003 | 262 | 79.37 | 19.54％ |
从表2可知，采用本发明的制绒方法制备的156.75*205型号单晶硅太阳能电池转换效率提升0.16％。
Claims (3)
1.一种可提升单晶电池转换效率的制绒方法，其特征是，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：采用NaOH的浓度为5％-15％，异丙醇的浓度为3％-5％，清洗的时间为120s-200s，混合溶液的温度为60℃-70℃，然后再用纯水超声清洗，纯水超声清洗的时间为120s；
(2)双氧水处理：采用双氧水的浓度为8％-10％，处理时间为120s-200s，处理温度为55℃-70℃，最后用纯水超声清洗，纯水超声清洗的时间为120s；
(3)绒面制作：采用特定配方的绒液进行一定时间的制绒处理后，然后纯水清洗；绒液配方包括浓度为1％-2％的NaOH、浓度为0.2％-0.5％的硅酸钠和浓度为3％-4％的异丙醇，制绒时间为500s-700s，混合溶液的温度为80℃-85℃，纯水清洗的时间为120s；
(4)盐酸及氢氟酸清洗：制绒后硅片，进行酸处理，然后水洗3次；
(5)将水洗后的片子，甩干，完毕；制备出金字塔形貌的绒面结构，其中金字塔大小尺寸为 0.5-2.5μm。
2.根据权利要求 1 所述的一种可提升单晶电池转换效率的制绒方法，其特征是，在步骤(4)中，在进行酸处理时，先进行盐酸清洗，盐酸的浓度为8％-10％，清洗时间为120s，再进行氢氟酸清洗，氢氟酸的浓度为3％-5％，清洗时间为180s，然后水洗3次，每次水洗的时间均为120s。
3.根据权利要求 1 所述的一种可提升单晶电池转换效率的制绒方法，其特征是，采用的NaOH为EL级NaOH，异丙醇为EL级异丙醇，双氧水为EL级双氧水，硅酸钠为EL级硅酸钠，盐酸为EL级盐酸，氢氟酸为EL级或UP级氢氟酸，纯水采用电阻率为18兆欧以上的纯水。
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