CN106601835A - 一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，所述方法包括步骤：用强碱溶液对硅片表面进行去损伤层处理；用氨水、双氧水混合溶液对硅片进行清洗；用KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液进行制绒，使得硅片表面形成金字塔，所述金字塔的尺寸通过KOH或NaOH溶液的浓度、制绒时间来控制，所述KOH或NaOH溶液的浓度及制绒时间与金字塔的尺寸成正比例关系；将制绒后的硅片用盐酸、双氧水混合溶液清洗；用氢氟酸溶液对制绒处理完的硅片进行脱水处理，然后慢提拉出片；烘干硅片。本发明通过控制制绒液中KOH或NaOH溶液的浓度以及制绒时间和制绒温度来控制不同绒面尺寸范围，可以将硅片制绒金字塔尺寸控制在一定范围内，提高硅片绒面的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，尤其涉及一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法。
背景技术
硅基异质结太阳能电池是目前被广泛研究的高效太阳能电池技术之一，该类电池片是用少子寿命较高的n-型晶体硅作为制作电池片的衬底，其少子寿命要求>1000us，其PN结，即发射极是由带宽约为1.7eV的p-型非晶硅薄膜与带宽为1.12eV的n-型单晶硅表面相结合，因彼此带宽的差异而形成异质结。这类电池片具有结构对称、工艺温度低、转换效率高，温度特性好的特点，是目前适合于大规模推广应用的高效太阳能电池技术之一，具有很好的发展前景。
晶体硅太阳能电池的制作过程首先是要对硅片的表面进行绒面化处理。目前绒面化处理常用的做法是使用含有制绒添加剂的KOH或NaOH碱性腐蚀溶液对单晶硅片表面进行腐蚀。见图1，由于各向异性的腐蚀特征，在硅片的表面会形成尺寸不一，紧密相连的金字塔，金字塔尺寸相差较大。制绒完硅片表面在清洗烘干后需要在其上沉积非晶硅叠层，叠层在硅片入射面厚度一般在9-10nm之间。
由于现有技术缺乏对金字塔的尺寸差异的控制，相邻金字塔的尺寸差异过大时，这种差异会表现到镀膜后相邻金字塔切面的非晶硅薄膜的厚度差别，金字塔的某一面或面上的某一处非晶硅薄膜太薄，会引起电池片在局部区域的泄露电流增加，从而使得电池片的并联电阻减小，填充因子也会因此而减小。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，可以控制硅片制绒金字塔尺寸，提高硅片绒面的均匀性，解决了现有技术缺乏对金字塔的尺寸差异的控制，制绒工艺中金字塔尺寸差异性大的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，所述方法包括步骤：用强碱溶液对硅片表面进行去损伤层处理；用氨水、双氧水混合溶液对硅片进行清洗；用KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液进行制绒，使得硅片表面形成金字塔，所述金字塔的尺寸通过KOH或NaOH溶液的浓度、制绒时间来控制，所述KOH或NaOH溶液的浓度及制绒时间与金字塔的尺寸成正比例关系；将制绒后的硅片用盐酸、双氧水混合溶液清洗；用氢氟酸溶液对制绒处理完的硅片进行脱水处理，然后慢提拉出片；烘干硅片。
优选的，KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度小于2％，制绒时间15-20min，制绒温度80-85℃，得到金字塔的尺寸3-5um。
优选的，KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度为2％-4％，制绒时间控制在20-30min，制绒温度控制在80-85℃，得到金字塔的尺寸5-8um。
优选的，KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度为4-8％，制绒时间控制在25-45min，制绒温度控制在80-85℃，得到金字塔的尺寸8-11um。
优选的，所述去损伤层处理所用的强碱溶液为浓度10％-30％的KOH或NaOH溶液，时间为1-5min，温度为75-85℃。
优选的，所述对硅片进行清洗所用的氨水、双氧水混合溶液中，氨水：双氧水：水混合溶液比例为1:1:10～1:1:5，时间为3-10min，温度为65-75℃。
优选的，所述将制绒后的硅片用盐酸、双氧水混合溶液清洗，其中盐酸：双氧水：水混合溶液比例为1:1:10～1:1:5，时间为3-10min，温度为65-75℃。
优选的，所述用氢氟酸溶液对制绒处理完的硅片进行脱水处理，其中氢氟酸的质量分数为1％-6％，时间为3-10min，之后用纯水清洗后慢提拉出片。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：通过控制制绒液中不同浓度的KOH或NaOH以及不同的制绒时间和制绒温度来控制不同绒面尺寸范围，控制硅片制绒金字塔尺寸在一定范围内，提高硅片绒面的均匀性。消除覆盖于金字塔表面非晶硅薄膜厚度的差异性，改善非晶硅薄膜与硅衬底的界面特性及提高发射极的形成质量。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明现有技术制绒后硅片SEM图；
图2为本发明制绒后硅片金字塔的尺寸为3-5um的SEM图；
图3为本发明制绒后硅片金字塔的尺寸为5-8um的SEM图；
图4为本发明制绒后硅片金字塔的尺寸为8-11um的SEM图；
图5为本发明单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图5所示，本发明提供一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法包括：
步骤S101、用强碱溶液对硅片表面进行去损伤层处理；
步骤S102、用氨水、双氧水混合溶液对硅片进行清洗；
步骤S103、用KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液进行制绒，使得硅片表面形成金字塔，所述金字塔的尺寸通过KOH或NaOH溶液的浓度、制绒时间来控制，所述KOH或NaOH溶液的浓度及制绒时间与金字塔的尺寸成正比例关系；
步骤S104、将制绒后的硅片用盐酸、双氧水混合溶液清洗；
步骤S105、用氢氟酸溶液对制绒处理完的硅片进行脱水处理，然后慢提拉出片；
步骤S106、烘干硅片。
具体方式如下：
步骤S101、硅片先用10％-30％的KOH或NaOH溶液进行表面去损伤层处理，处理时间为1-5min，温度为75-85℃，之后用纯水清洗；
步骤S102、将步骤S101的硅片用比例为1:1:10-1:1:5的氨水：双氧水：水混合溶液进行清洗。时间为3-10min，温度为65-75℃，后用纯水清洗；
步骤S103、将步骤S102的硅片用KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液进行制绒。其中KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度小于2％，制绒时间15-20min，制绒温度80-85℃，制绒后硅片SEM图如图2，得到金字塔的尺寸3-5um；KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度为2％-4％，制绒时间控制在20-30min，制绒温度控制在80-85℃，制绒后硅片SEM图如图3，得到金字塔的尺寸为5-8um；KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度为4-8％，制绒时间控制在25-45min，制绒温度控制在80-85℃，制绒后硅片SEM图如图4，得到金字塔的尺寸为8-11um；
步骤S104、将步骤S103制绒好的硅片用盐酸、双氧水混合溶液中进行清洗。其中盐酸：双氧水：水混合溶液比例为1:1:10-1:1:5，时间为3-10min，温度为65-75℃，用纯水清洗；
步骤S105、将步骤S104的硅片用质量分数为1％-6％的氢氟酸溶液进行脱水处理。时间为3-10min，之后用纯水清洗后慢提拉出片；
步骤S106、将步骤S105的硅片烘干。
本发明通过控制制绒液中不同KOH或NaOH溶液的浓度以及不同的制绒时间和制绒温度来控制不同绒面尺寸范围，可以控制硅片制绒金字塔尺寸，提高硅片绒面的均匀性。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，其特征在于：所述方法包括步骤：
用强碱溶液对硅片表面进行去损伤层处理；
用氨水、双氧水混合溶液对硅片进行清洗；
用KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液进行制绒，使得硅片表面形成金字塔，所述金字塔的尺寸通过KOH或NaOH溶液的浓度、制绒时间来控制，所述KOH或NaOH溶液的浓度及制绒时间与金字塔的尺寸成正比例关系；
将制绒后的硅片用盐酸、双氧水混合溶液清洗；
用氢氟酸溶液对制绒处理完的硅片进行脱水处理，然后慢提拉出片；
烘干硅片。
2.根据权利要求1所述的单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，其特征在于：KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度小于2％，制绒时间15-20min，制绒温度80-85℃，得到金字塔的尺寸3-5um。
3.根据权利要求1所述的单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，其特征在于：KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度为2％-4％，制绒时间控制在20-30min，制绒温度控制在80-85℃，得到金字塔的尺寸5-8um。
4.根据权利要求1所述的单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，其特征在于：KOH或NaOH溶液与制绒添加剂混合液中KOH或NaOH溶液的浓度为4-8％，制绒时间控制在25-45min，制绒温度控制在80-85℃，得到金字塔的尺寸8-11um。
5.根据权利要求1所述的单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，其特征在于：所述去损伤层处理所用的强碱溶液为浓度10％-30％的KOH或NaOH溶液，时间为1-5min，温度为75-85℃。
6.根据权利要求1所述的单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，其特征在于：所述对硅片进行清洗所用的氨水、双氧水混合溶液中，氨水：双氧水：水混合溶液比例为1:1:10～1:1:5，时间为3-10min，温度为65-75℃。
7.根据权利要求1所述的单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，其特征在于：所述将制绒后的硅片用盐酸、双氧水混合溶液清洗，其中盐酸：双氧水：水混合溶液比例为1:1:10～1:1:5，时间为3-10min，温度为65-75℃。
8.根据权利要求1所述的单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法，其特征在于：所述用氢氟酸溶液对制绒处理完的硅片进行脱水处理中的氢氟酸的质量分数为1％-6％，时间为3-10min，之后用纯水清洗后慢提拉出片。
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