CN105702760A - 一种太阳能电池绒面的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳能电池绒面的制备方法，属于太阳能电池技术领域，包括以下步骤，1)预清洗：将太阳能电池硅片进行预清洗，去除表面损伤层；2)涂覆：在清洗后硅片表面涂覆感光胶；3)曝光：对涂覆感光胶的太阳能硅片表面进行曝光；4)显影：曝光后的硅片经前烘干，然后用显影液显影，最后经后烘干；5)等离子刻蚀：对显影后的硅片进行等离子刻蚀；6)清洗：将刻蚀后硅片，在双氧水、硫酸按照1:2-1:6的体积比组合的溶液中进行清洗。本发明的制备方法可很好的控制金字塔形绒面的大小、形状及排列方式，达到降低反射率的效果，制得的太阳能电池片的反射率可达到1％以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池绒面，具体涉及一种太阳能电池绒面的制备方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，太阳能作为一种清洁能源是最有潜力替代化石燃料的能源。晶硅太阳能电池是一种有效地吸收太阳能辐射并使之转化为电的半导体电子器件，是目前太阳能电池发展的主流，占据着绝大部分市场份额。
晶硅太阳能电池生产的第一道制程是蚀刻制绒，目的是去除晶片表面切割损伤层，同时在晶片表面织构化，以减少入射光在硅片表面的发射损失。晶片表面织构化可增加有效路径长度，提高晶硅片入射光的吸收比例。
生产中常用的蚀刻制绒方法采用酸或者碱液，在酸或碱液中制绒时，绒面的生长不可控，大小不均、排列杂乱，最终导致电池片的漏电流较大，填充因子低；另外，绒面的不均匀使得后续的氮化硅膜厚度也不均匀，成品色差严重，影响外观；最后，在酸或碱液中制绒后，后续还需要使用酸或碱溶液进行清洗，这些溶液会造成环境污染，增加环保成本。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种太阳能电池绒面的制备方法，可有效控制绒面的大小、形状及排列方式，降低硅片的反射率，并确保具有良好的成膜外观。
为了实现上述目的，本发明采用的一种太阳能电池绒面的制备方法，包括以下步骤：
1)预清洗：将太阳能电池硅片进行预清洗，去除表面损伤层；
2)涂覆：在清洗后硅片表面涂覆感光胶；
3)曝光：对涂覆感光胶的太阳能硅片表面进行曝光；
4)显影：曝光后的硅片经前烘干，然后用显影液显影，最后经后烘干；
5)等离子刻蚀：对显影后的硅片进行等离子刻蚀；
6)清洗：将刻蚀后硅片，在双氧水与硫酸按照1:2～1:6的体积比混合的溶液中进行清洗。
作为改进，所述步骤1)中采用预清洗溶液清洗硅片5-15min，所述的预清洗溶液由双氧水：氨水：水按照体积比1:1:15的比例混合制成。
作为改进，所述步骤2)中，清洗后硅片以1000-4000r/min速度做高速旋转，感光胶滴到硅片中心，感光胶在离心力作用下均匀涂覆到硅片表面，涂覆厚度为1-5um。
作为改进，所述步骤3)中曝光的具体步骤为：先根据要获得的绒面大小及排列方式设计相对应的掩模板图形，将掩模板水平安装到曝光机与硅片中间，且掩模板表面与硅片涂覆感光胶面平行，掩模板、硅片与曝光机光源发射的平行光束垂直90°，硅片感光胶面朝向曝光机光源。
作为改进，所述步骤4)中先将曝光后的硅片预热至100℃-150℃，维持30s-200s，然后硅片在显影机台上做高速旋转，待显影剂滴到硅片中心，在离心力的作用下显影液甩到硅片平面进行显影，最后在100℃-150℃的烘干机上烘干30s-200s。
作为改进，所述步骤5)中等离子刻蚀的具体工艺为工作气体在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，轰击硅片表面，使得硅原子溅射达到刻蚀效果。
作为进一步改进，所述步骤5)中等离子刻蚀工作气体为三氯化硼、氯气、氩气、三氟甲烷、乙烯和氮气的组合气体。
作为改进，所述步骤6)中清洗硅片时，温度为100℃-140℃，时间为3-20min。
与现有技术相比，本发明的太阳能电池绒面的制备方法可更好的控制金字塔形绒面的大小、形状及排列方式，达到降低反射率的效果，制得的太阳能电池片的反射率可达到1％以下。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明中硅片涂覆感光胶的结构示意图；
图3为本发明显影后结构示意图；
图4为本发明刻蚀后结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为酸或碱溶液制备的绒面结构示意图；
图中：1、硅片，2、感光胶，3、金字塔结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，一种太阳能电池绒面的制备方法，包括以下步骤：
1)预清洗：当太阳能电池硅片表面有切割损伤、手指印、污点等，在制绒之前先进行预清洗，采用的预清洗溶液由双氧水：氨水：水按照体积比1:1:15的比例混合而成，采用预清洗溶液将电池硅片清洗5-15min；
2)涂覆：清洗后硅片以1000-4000r/min速度做高速旋转，将感光胶2由中心位置滴到硅片1中心，感光胶2在离心力的作用下均匀涂覆到硅片1表面，涂覆厚度为1-5um，涂胶后的硅片结构如图2所示，其中涂覆的感光胶为正感光胶或负感光胶或正负感光胶；
3)曝光：先根据要获得的绒面大小及排列方式设计相对应的掩模板图形，将掩模板水平安装到曝光机与硅片中间，且掩模板表面与硅片涂覆感光胶面平行，掩模板表面与硅片不接触，掩模板、硅片与曝光机光源发射的平行光束垂直90°，硅片感光胶面朝向曝光机光源，将曝光机光源经过棱镜及滤镜处理得到平行紫外光束，平行紫外光束透过掩模板的镂空图形，照射到硅片感光胶面，与硅片表面的感光胶发生光化学反应；
4)显影：曝光后的硅片在显影时需依次经前烘干、显影、后烘干处理；
所述的前烘干是将曝光后的硅片预热100℃-150℃，时间30s-200s；其中的显影包括，当硅片在显影机台上作高速旋转时，将显影剂滴到硅片中心，在离心力的作用下显影液甩到硅片平面，去掉多余的感光胶即可；所述后烘干，在100℃-150℃的烘干机上烘干30s-200s，最后得如图3所述结构；
5)等离子刻蚀：工作气体在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，轰击显影后的硅片表面，使得硅原子溅射达到刻蚀效果，蚀刻后的硅片表面如图4、图5所示，另外，采用的工作气体为三氯化硼，也可以采用三氯化硼、氯气、氩气、三氟甲烷、乙烯和氮气的混合气体；
6)清洗：将刻蚀后的硅片放在双氧水、硫酸按照1:2-1:6比例组合而成的溶液中进行清洗，清洗温度100℃-140℃，时间2-20min，最终获得如图6所示的，含有金字塔结构3的绒面。
实施例一
1)预清洗：当太阳能电池硅片表面有切割损伤、手指印、污点等，在制绒之前先进行预清洗，采用的预清洗溶液由双氧水：氨水：水按照体积比1:1:15的比例混合而成，采用预清洗溶液将电池硅片清洗5min；
2)涂覆：清洗后硅片以1000r/min速度做高速旋转，将感光胶由中心位置滴到硅片中心，感光胶在离心力的作用下均匀涂覆到硅片表面，涂覆厚度为1um，其中涂覆的感光胶为正感光胶；
3)曝光：先根据要获得的绒面大小及排列方式设计相对应的掩模板图形，将掩模板水平安装到曝光机与硅片中间，且掩模板表面与硅片涂覆感光胶面平行，掩模板表面与硅片不接触，掩模板、硅片与曝光机光源发射的平行光束垂直90°，硅片感光胶面朝向曝光机光源，将曝光机光源经过棱镜及滤镜处理得到平行紫外光束，平行紫外光束透过掩模板的镂空图形，照射到硅片感光胶面，与硅片表面的感光胶发生光化学反应；
4)显影：曝光后的硅片在显影时需依次经前烘干、显影、后烘干处理；
所述的前烘干是将曝光后的硅片预热100℃，时间30s；其中的显影，当硅片在显影机台上作高速旋转时，将显影剂滴到硅片中心，在离心力的作用下显影液甩到硅片平面，去掉多余的感光胶；所述后烘干，在100℃的烘干机上烘干30s；
5)等离子刻蚀：工作气体在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，轰击硅片表面，使得硅原子溅射达到刻蚀效果，采用的工作气体为三氯化硼；
6)清洗：将刻蚀后的硅片放在双氧水与硫酸按照1:2混合的溶液中进行清洗，清洗温度100℃，时间为2min，最终获得含有金字塔结构的绒面。
实施例二
1)预清洗：当太阳能电池硅片表面有切割损伤、手指印、污点等，在制绒之前先进行预清洗，采用的预清洗溶液由双氧水：氨水：水按照体积比1:1:15的比例混合而成，采用预清洗溶液将电池硅片清洗10min；
2)涂覆：清洗后硅片以2500r/min速度做高速旋转，将负感光胶由中心位置滴到硅片中心，感光胶在离心力的作用下均匀涂覆到硅片表面，涂覆厚度为2.5um；
3)曝光：先根据要获得的绒面大小及排列方式设计相对应的掩模板图形，将掩模板水平安装到曝光机与硅片中间，且掩模板表面与硅片涂覆感光胶面平行，掩模板表面与硅片不接触，掩模板、硅片与曝光机光源发射的平行光束垂直90°，硅片感光胶面朝向曝光机光源，将曝光机光源经过棱镜及滤镜处理得到平行紫外光束，平行紫外光束透过掩模板的镂空图形，照射到硅片感光胶面，与硅片表面的感光胶发生光化学反应；
4)显影：曝光后的硅片在显影时需依次经前烘干、显影、后烘干处理；
所述的前烘干是将曝光后的硅片预热120℃，时间100s；其中的显影，当硅片在显影机台上作高速旋转时，将显影剂滴到硅片中心，在离心力的作用下显影液甩到硅片平面，去掉多余的感光胶；所述后烘干，在120℃的烘干机上烘干100s；
5)等离子刻蚀：工作气体在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，轰击硅片表面，使得硅原子溅射达到刻蚀效果，采用的工作气体为三氯化硼、氯气、氩气、三氟甲烷、乙烯和氮气的混合气体；
6)清洗：将刻蚀后的硅片放在双氧水与硫酸按照1:4混合的溶液中进行清洗，清洗温度120℃，时间10min，最终获得含有金字塔结构的绒面。
实施例三
1)预清洗：当太阳能电池硅片表面有切割损伤、手指印、污点等，在制绒之前先进行预清洗，采用的预清洗溶液由双氧水：氨水：水按照体积比1:1:15的比例混合而成，采用预清洗溶液将电池硅片清洗15min；
2)涂覆：清洗后硅片以4000r/min速度做高速旋转，将感光胶由中心位置滴到硅片中心，感光胶在离心力的作用下均匀涂覆到硅片表面，涂覆厚度为5um；
3)曝光：先根据要获得的绒面大小及排列方式设计相对应的掩模板图形，将掩模板水平安装到曝光机与硅片中间，且掩模板表面与硅片涂覆感光胶面平行，掩模板表面与硅片不接触，掩模板、硅片与曝光机光源发射的平行光束垂直90°，硅片感光胶面朝向曝光机光源，将曝光机光源经过棱镜及滤镜处理得到平行紫外光束，平行紫外光束透过掩模板的镂空图形，照射到硅片感光胶面，与硅片表面的感光胶发生光化学反应；
4)显影：曝光后的硅片在显影时需依次经前烘干、显影、后烘干处理；
所述的前烘干是将曝光后的硅片预热150℃，时间200s；其中的显影，当硅片在显影机台上作高速旋转时，将显影剂滴到硅片中心，在离心力的作用下显影液甩到硅片平面，去掉多余的感光胶；所述后烘干，在150℃的烘干机上烘干200s；
5)等离子刻蚀：采用三氯化硼作为工作气体，在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，轰击显影后硅片表面，使得硅原子溅射达到刻蚀效果；
6)清洗：将刻蚀后的硅片放在双氧水、硫酸按照1:6的体积混合的溶液中进行清洗，清洗温度140℃，时间20min，最终获得含有紧密排列且大小为0.1um-5um的金字塔形结构的绒面。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能电池绒面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)预清洗：将太阳能电池硅片进行预清洗，去除表面损伤层；
2)涂覆：在清洗后硅片表面涂覆感光胶；
3)曝光：对涂覆感光胶的太阳能硅片表面进行曝光；
4)显影：曝光后的硅片经前烘干，然后用显影液显影，最后经后烘干；
5)等离子刻蚀：对显影后的硅片进行等离子刻蚀；
6)清洗：将刻蚀后硅片，在双氧水与硫酸按照1:2～1:6混合的溶液中进行清洗。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池绒面的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中采用预清洗溶液清洗硅片5-15min，所述的预清洗溶液由双氧水：氨水：水按照体积比1:1:15的比例混合制成。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池绒面的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，清洗后硅片以1000-4000r/min速度做高速旋转，感光胶滴到硅片中心，感光胶在离心力作用下均匀涂覆到硅片表面，涂覆厚度为1-5um。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池绒面的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中曝光的具体步骤为：先根据要获得的绒面大小及排列方式设计相对应的掩模板图形，将掩模板水平安装到曝光机与硅片中间，且掩模板表面与硅片涂覆感光胶面平行，掩模板、硅片与曝光机光源发射的平行光束垂直90°，硅片感光胶面朝向曝光机光源。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池绒面的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中先将曝光后的硅片预热至100℃-150℃，维持30s-200s，然后硅片在显影机台上做高速旋转，待显影剂滴到硅片中心，在离心力的作用下显影液甩到硅片平面进行显影，最后在100℃-150℃的烘干机上烘干30s-200s。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池绒面的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中等离子刻蚀的具体工艺为工作气体在高频磁场和感生电场作用下电离产生等离子体，轰击硅片表面，使得硅原子溅射达到刻蚀效果。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池绒面的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中等离子刻蚀工作气体为三氯化硼、氯气、氩气、三氟甲烷、乙烯和氮气的混合气体。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池绒面的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中清洗硅片时，温度为100℃-140℃，时间为3-20min。
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