CN104701423A - 一种新型单晶硅槽式碱制绒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型单晶槽式碱制绒的方法，使用的化学药品包括氢氧化钠、添加剂、去离子水；其步骤包括：1)初配溶液：1％～1.2％的氢氧化钠，1.2～1.5％的添加剂；2)温度控制：78±2度；3)放入硅片：硅片采用20片一组，片间距1cm，固定在PVC材料制成的硅片片架上；将硅片片架水平放入槽体内，最上面的硅片距离槽体液面10cm；4)制绒：每批制绒时间：15～18min。5)加液：每批次补加150L去离子水；每批次加200～250g的氢氧化钠，60～70ml添加剂。本发明通过水平放置硅片等措施进行选择性制绒，使得同一片硅片的下表面比上表面有更低的反射率，更好的吸收光能，从而提高转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种的新型单晶硅槽式碱制绒的方法。
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：
a.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。
b.扩散：P型硅片(P型硅是在硅晶体中掺杂了三价杂质而使硅材料呈现出P型半导体特性)进行磷扩散，POCL3在大于600度的高温下分解生成PCL5和P2O5，其反应式如下：
5POCl3→P2O5+3PCl5；
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅(SiO2)和磷原子：
2P2O5+5Si＝5SiO2+4P
POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散，电池表面变成N型，形成PN结(如图1所示)，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。
c.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，即扩散后硅片四周的N型硅，防止漏电。
d.沉积减反射膜(等离子体增强型化学气相沉积，英文名称Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition，缩写为PECVD)：通过氨气与硅烷在400度左右通过化学反应产生氮化硅的过程。
SIH4+NH3→SI3N4+NH3+N2
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。
e.印刷电极：丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上，该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部 分组成。其工作原理为：利用丝网图形部分网孔透过浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内，印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈线性接触，接触线随刮刀移动而移动，从而完成印刷行程。
f.烧结：使印刷的电极与硅片之间形成合金的过程。
在太阳能电池的主要制造工艺中，清洗制绒工艺是第一步工艺，其作用是去除硅原片表面的损伤层，以及在其表面形成良好绒面，增加对光的吸收，同时保证后续的磷扩散工艺、PECVD工艺，进而保证丝网烧结后太阳能电池的效率。所以经过清洗制绒工艺后的硅片表面绒面的大小、形态、均匀度以及硅片表面的光亮程度对整个电池片的生产和其最终转换效率(衡量电池产品的最终指标)有着至关重要的影响。
目前，单晶硅绒面制备方法有化学腐蚀法、等离子刻蚀法和机械刻槽法等。与其他两种方法相比，化学腐蚀法具有价格低廉和适用于产业化的优点，因此在目前被广泛用于制备单晶硅绒面。化学腐蚀法制备单晶硅绒面的基本原理是，选用特定组成的腐蚀液对单晶硅进行腐蚀处理，由于单晶硅的晶面(100)与其它晶面如晶面(111)或晶面(110)相比，具有更快的腐蚀速度，因此会在单晶硅的表面形成类似金字塔的绒面结构。
目前单晶制绒采用槽式制绒，硅片浸泡在碱与水混合液体内，硅片垂直于槽体底部，通过碱腐蚀形成正四棱锥体的绒面结构；行业内普遍采用的此种方式获取绒面结构，使硅片两面反应一致，绒面结构相同。但太阳能电池要求反射率越低越好，更容易吸收太阳光。本发明利用碱腐蚀，改变硅片在药液内的方向，使两面腐蚀速率产生差异，选择绒面更好的一面做后续的PN结及镀膜，能有效降低放射率，提高转换效率。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，对单晶碱制绒进行技术改进，在制绒工艺上进行选择性制绒，形成小绒面、反射率低的表面结构，有效降低放射率，提高转换效率。
技术方案：一种新型单晶硅槽式碱制绒的方法，使用的化学药品包括氢氧化钠、添加剂、去离子水，其中添加剂是一种缓和腐蚀速率同时增加挥发液体的溶剂，一般为碱性无醇的有机溶剂；
其步骤包括：
1)初配溶液：1％～1.2％的氢氧化钠，1.2～1.5％的添加剂；
以上浓度为槽体体积200L计算得到的配方浓度；
2)温度控制：78±2度；
3)放入硅片：硅片采用20片一组，片间距1cm，固定在PVC材料制成的硅片片架上；将硅片片架水平放入槽体内，最上面的硅片距离槽体液面10cm；
4)制绒：每批制绒时间：15～18min。
5)加液：每批次经过反应后会消耗氢氧化钠，要每批补充，加液直接在200L槽体内补加，每批次补加150L去离子水；每批次加200～250g的氢氧化钠，60～70ml添加剂；每个槽做60批或经过24小时后换液。
6)甩干等后续工序：制绒完成之后，取出硅片，甩干后测试下表面反射率，制PN结及进行后续工序。
本发明的有益效果：本发明通过水平放置硅片等措施进行选择性制绒，使得同一片硅片的下表面比上表面有更低的反射率，更好的吸收光能，从而提高转换效率。
附图说明
图1是太阳能电池结构示意图；
图2是传统单晶槽式碱制绒工艺示意图；
图3是本发明新型单晶槽式碱制绒工艺示意图。
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。
一种新型单晶硅槽式碱制绒的方法，使用的化学药品包括氢氧化钠、添加剂、去离子水，其中添加剂是一种缓和腐蚀速率同时增加挥发液体的溶剂，一般为碱性无醇的有机溶剂；
其步骤包括：
1)初配溶液：1％～1.2％的氢氧化钠，1.2～1.5％的添加剂；
以上浓度为槽体体积200L计算得到的配方浓度；
2)温度控制：78±2度；
3)放入硅片：硅片采用20片一组，片间距1cm，固定在PVC材料制成的硅片片架上；将硅片片架水平放入槽体内，最上面的硅片距离槽体液面10cm；
4)制绒：每批制绒时间：15～18min；
5)加液：每批次经过反应后会消耗氢氧化钠，要每批补充，加液直接在200L 槽体内补加，每批次补加150L去离子水；每批次加200～250g的氢氧化钠，60～70ml添加剂；每个槽做60批或经过24小时后换液；
6)甩干等后续工序：制绒完成之后，取出硅片，甩干后测试下表面反射率，制PN结及进行后续工序。
实施例中，采用相同的硅片原材料：156P型单晶硅片，电阻率0.5～3Ω·cm，分别进行常规的清洗制绒工艺和本发明工艺，甩干后用常规工艺进行后续生产，进行对比。
| 发明组编号 | 去除重量 | 反射率 | 正常组编号 | 去除重量 | 反射率 |
| 1 | 0.382 | 9.87％ | 1 | 0.411 | 11.10％ |
| 2 | 0.376 | 9.85％ | 2 | 0.413 | 10.95％ |
| 3 | 0.391 | 9.92％ | 3 | 0.407 | 11.15％ |
| 4 | 0.384 | 9.84％ | 4 | 0.408 | 11.03％ |
| 5 | 0.377 | 9.85％ | 5 | 0.412 | 11.07％ |
| 平均值 | 0.382 | 9.87％ | 平均值 | 0.4102 | 11.06％ |
测试电性能数据对比：
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 (2)
1.一种新型单晶硅槽式碱制绒的方法，其特征在于，使用的化学药品包括氢氧化钠、添加剂、去离子水，其步骤包括：
1)初配溶液：1％～1.2％的氢氧化钠，1.2～1.5％的添加剂；
以上浓度为槽体体积200L计算得到的配方浓度；
2)温度控制：78±2度；
3)放入硅片：硅片采用20片一组，片间距1cm，固定在PVC材料制成的硅片片架上；将硅片片架水平放入槽体内，最上面的硅片距离槽体液面10cm；
4)制绒：每批制绒时间：15～18min；
5)加液：每批次经过反应后会消耗氢氧化钠，要每批补充，加液直接在200L槽体内补加，每批次补加150L去离子水；每批次加200～250g的氢氧化钠，60～70ml添加剂；每个槽做60批或经过24小时后换液；
6)甩干等后续工序：制绒完成之后，取出硅片，甩干后测试下表面反射率，制PN结及进行后续工序。
2.如权利要求1所述的新型单晶硅槽式碱制绒的方法，其特征在于，所述添加剂为碱性无醇的有机溶剂。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150610 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |