CN104701422A - 一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法 - Google Patents

一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法 Download PDF

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黄镇
俞洪林
李虹罡
袁嗣强
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Abstract

本发明公开了一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法，其步骤包括：1)刻蚀槽药液选择硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合液，溶液配比选择硝酸：氢氟酸：硫酸：水＝4.5:1:2:2；2)采用链式滚轮槽体，让扩散后硅片带有PN结的那一面朝上，在液位上漂浮滑行过刻蚀槽；3)溶液温度设定8～10度，经过刻蚀槽的时间1～1.5分钟，腐蚀深度控制在2～3um；4)刻蚀后的硅片依次通过水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗最后吹干。本发明利用硝酸、氢氟酸的特殊配比，达到背制绒的目的，突破目前的背腐蚀工艺局限，增加光在硅片体内的折射次数，从而提高电池片的转换效率。

Description

一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法。
背景技术
目前，单、多晶硅太阳电池的主要制造工艺已经标准化，其主要步骤如下：
1、化学清洗及表面织构化处理：通过化学反应使原本光亮的硅片表面形成凸凹不平的结构以增加光的吸收；
2、扩散：P型硅片在磷扩散后表面变成N型，形成PN结，使得硅片具有光伏效应。扩散的浓度、深度以及均匀性直接影响太阳电池的电性能，扩散进杂质的总量用方块电阻来衡量，杂质总量越小，方块电阻越大；
3、周边刻蚀：该步骤的目的在于去掉扩散时在硅片边缘形成的将PN结两端短路的导电层；
4、沉积减反射膜：目前主要有两类减反射膜，氮化硅膜和氧化钛膜，主要起减反射和钝化的作用；
5、印刷电极； 
6、烧结:是印刷电极与硅片形成合金的过程。
而周边刻蚀现有技术一般为：采用化学溶液腐蚀对硅片进行的处理，刻蚀槽工艺为，硝酸：氢氟酸：硫酸：水＝10：1：4：4(380L)，温度：7度，刻蚀深度：1～1.5μm；碱洗槽浓度：5％(去除多孔硅)+水洗；酸洗槽浓度：7％(去除金属离子)+水洗+吹干。
背刻蚀采用特殊设备，让硅片漂浮在液位上，只对非PN结面及四边腐蚀。现有背腐蚀技术采用一定比例的硝酸、氢氟酸、硫酸的混合液，来去除背面非PN结面及四边的扩散PN结，同时去除磷硅玻璃，提高开路电压及短路电流。目前常规制造的太阳电池片厚小于180微米，对于一些长波光会透过硅片，造成光的损失；目前行业内背腐蚀的方向是提高硝酸浓度将背面做亮，反射率高，绒面大，容易造成腐蚀过量破坏硅片结构。
本发明针对背抛光反射率过高及表面结构受腐蚀进行了优化，降低反射率同时进行背面二次制绒，即清洗酸腐蚀第一次，背腐蚀第二次，形成小而密的绒面结构，提高光在硅体内的多次吸收反射频率，来增加电池对光的利用率， 从而提高电池的转换效率。
发明内容
发明目的：对传统的硅背抛光工艺进行改进，优化背腐蚀药液配比，以达到背腐蚀后背面的表面结构变化，利于光的多次吸收，减少背面光的透射、增加光的利用率，提高电池的开路电压、短路电流，从而提高电池的转化效率。
技术方案：一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法，其步骤包括：
1、刻蚀槽药液选择硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合液，溶液配比选择硝酸：氢氟酸：硫酸：水＝4.5:1:2:2，通过降低硝酸浓度控制表面结构；
2、采用链式滚轮槽体，让扩散后硅片带有PN结的那一面朝上，在液位上漂浮滑行过刻蚀槽；
3、溶液温度设定8～10度，经过刻蚀槽的时间1～1.5分钟，腐蚀深度控制在2～3μm；
4、刻蚀后的硅片依次通过水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗最后吹干。
本发明的原理：
1、酸腐蚀速度快，腐蚀速度受配方比例、腐蚀时间、温度等外界环境的影响很大；利用化学反应，硝酸腐蚀硅片，在硅片表面形成二氧化硅，再通过氢氟酸的作用下去除。
2、利用本发明的工艺配方，在背腐蚀时能形成更小的绒面表面结构，增加光的吸收。
本发明的有益效果：本发明突破目前的背腐蚀工艺局限，增加光在硅片体内的折射次数，从而提高电池片的转换效率；利用硝酸、氢氟酸的特殊配比，达到背制绒的目的；由于背腐蚀本身腐蚀厚度较小，轻微的改动就可产生很大的变化，通过控制硝酸比例可以迅速控制表面反射率及绒面结构。此发明工艺背面要明显比行业内工艺反射率要低。
附图说明
图1是传统背腐蚀工艺得到的电池绒面结构示意图；
图2是本发明新型背腐蚀工艺得到的电池绒面结构示意图；
图3是电池绒面结构限光原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法，其步骤包括：
1、刻蚀槽药液选择硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合液，溶液配比选择硝酸：氢氟酸：硫酸：水＝4.5:1:2:2(380L)，通过降低硝酸浓度控制表面结构；
2、采用链式滚轮槽体，让扩散后硅片带有PN结的那一面朝上，在液位上漂浮滑行过刻蚀槽；
3、溶液温度设定8～10度，经过刻蚀槽的时间1～1.5分钟，腐蚀深度控制在2～3μm；
4、刻蚀后的硅片依次通过水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗最后吹干。
本发明的原理：
1、酸腐蚀速度快，腐蚀速度受配方比例、腐蚀时间、温度等外界环境的影响很大；利用化学反应，硝酸腐蚀硅片，在硅片表面形成二氧化硅，再通过氢氟酸的作用下去除。
2、利用本发明的工艺配方，在背腐蚀时能形成更小的绒面表面结构，增加光的吸收。
图1和图2分别是传统背腐蚀工艺得到的电池绒面结构示意图和本发明新型背腐蚀工艺得到的电池绒面结构示意图，可以看出图2的绒面结构比图1的绒面结构形成的凹坑更多，绒面更小更密，能更好的吸收光提高转换效率。
图3是电池绒面结构限光原理示意图。
下列表格为发明工艺与正常工艺的电性能对比数据：
以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的系统结构之内。

Claims (1)

1.一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法，其特征在于，其步骤包括：
1)刻蚀槽药液选择硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合液，溶液配比选择硝酸：氢氟酸：硫酸：水＝4.5:1:2:2，通过降低硝酸浓度控制表面结构；
2)采用链式滚轮槽体，让扩散后硅片带有PN结的那一面朝上，在液位上漂浮滑行过刻蚀槽；
3)溶液温度设定8～10度，经过刻蚀槽的时间1～1.5分钟，腐蚀深度控制在2～3μm；
4)刻蚀后的硅片依次通过水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗最后吹干。
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