CN107177890A - 一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法以及电池片制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，包括以下步骤：步骤1)配制初配液；步骤2)添加初配液；步骤3)加入添加剂；步骤4)放入电池片。本发明还公开了一种电池片制备工艺，包括以下步骤：S1、制绒；S2、扩散；S3、刻蚀；S4、镀膜；S5、丝印。本发明通过对制绒液配方、制绒的工艺参数以及制绒过程速度进行有效的调控，并且添加了无醇制绒添加剂，可以降低制绒液表面张力，提高制绒液在硅片表面的铺展性，从而使制绒反应更加均匀，得到更好的减反制绒效果；并且将此制绒方法用于电池片的制备工艺中，可以在后期PECVD镀膜时更加有利于膜色的均匀分布，从而使得金刚线切割后的多晶硅片的电性能得到进一步提升。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池制作技术领域，特别涉及一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，同时还涉及一种电池片制备工艺。
背景技术
2015年以来，单晶由于硅片端金刚线切片的导入实现了成本的快速下降，因而市场渗透率在不断攀升，也让广大以多晶为主的行业企业备受压力。相比金刚线切割已经在单晶硅片的生产中实现大规模的应用，多晶的切片还是目前还是以砂浆切割为主。但金刚线切割在多晶领域的应用一直被业内广泛讨论。基于目前多晶市场的降本提效压力，金刚线切割多晶电池片的大规模量产迫在眉睫。目前，金刚线切片用于多晶硅片切割的主要障碍在于使用金刚线切割的多晶硅片反射率更高，常规的多晶制绒工艺难以达到很好的效果。
金刚线切割技术也被称为固结磨料切割技术。它是利用电镀或树脂粘结的方法将金刚石磨料固结在钢线表面，将金刚线直接作用于硅棒或硅锭表面产生磨削，达到切割的效果，金刚线切割具有切割速度快，切割精度高，材料损耗低等特点。金刚线切割的多晶硅片目前瓶颈主要是制绒后电池转换效率偏低以及硅片表面发亮的问题，这也是后续金刚线大规模应用所必须面对的。由于金刚线切割的多晶硅片表明损伤层较小，在硅片表面形成类似光滑带效果，硅片较亮，因而无法使用传统的制绒配方得到较好的减反制绒效果。因而整个金刚线切割多晶硅片的生产过程，其重点在制绒段，后续生产过程无需做太大调整。
现有技术中，由于金刚线切割的多晶硅片表明损伤层较小，且金刚线切割多晶硅片表面留有较浅的划痕以及具有较高的反射率，因此需要在制绒段做特殊处理，以降低其反射率而传统的制绒液配方完全满足不了这样的腐蚀需求，因此需重新修改配方，并且对制绒的工艺参数进行调整。
目前国内外已经有一些可能解决金刚线切割多晶硅片产生反射率高的问题，如黑硅技术，喷砂技术以及等离子体刻蚀技术。然而这些方法中，均需要依赖复杂的精密设备，其附加成本高，工艺复杂，难以获得合理有效的推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法以及电池片制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，包括以下步骤：
步骤1)配制初配液：将HF：HNO3：DI水按照1：5：2的比例进行制配；
步骤2)添加初配液：将步骤1)中配制好的初配液加入到制绒槽中，并调整制绒槽带速为1.2、温度为12℃；
步骤3)加入添加剂：按一定速率向制绒槽内加入无醇制绒添加剂；
步骤4)放入电池片：将多晶硅片放入制绒槽内进行制绒。
优选的，步骤3)中无醇制绒添加剂的添加速率为10-45L/min。
优选的，步骤1)中HF浓度为70-90g/L，HNO3浓度为540-600g/L。
一种电池片制备工艺，包括以下步骤：
S1、制绒：按照上述制绒方法对多晶硅片进行制绒腐蚀，将制绒腐蚀后的多晶硅片经碱洗、酸洗、水洗后下料，并使得制绒后多晶硅片的腐蚀量为0.01-0.32g、反射率保持在23％以下；
S2、扩散：经S1后的多晶硅片表面通过POCL3液态扩散源热扩散法制备P-N结，调整扩散温度为830℃、时间为300min，并将方阻控制在86-92Ω/□；
S3、刻蚀：经S2后的多晶硅片放入刻蚀槽内，并向刻蚀槽内加入常规的HNO3与HF的混合刻蚀液，调整刻蚀温度为5-9℃，降低刻蚀槽带速，将刻蚀后的多晶硅片经碱洗、酸洗、水洗以及烘干后下料，使得硅片刻蚀量控制在1.3-1.6g；
S4、镀膜：在经S3后的多晶硅片的正表面用PECVD沉积氮化硅，使得镀膜厚度控制在77-81nm、折射率控制在2.07-2.13；
S5、丝印：在经S4后的多晶硅片上依次印刷背面电极、背面电场以及正面电极。
优选的，S3中HF浓度为40-50g/L，HNO3浓度为340-390g/L。
优选的，S5中正面电极的副栅线要与金刚线切割痕平行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的制绒方法通过多次实验得到制绒过程中最佳溶液配比以及制绒腐蚀时间，从而控制硅片表面能量较低处及能量较高处的反应速率比例，形成类似于砂浆切割多晶硅制绒后的绒面，以增加光子的吸收，减少反射。
本发明的制绒方法还通过在传统制绒方法中加入无醇制绒添加剂，且使用的无醇制绒添加剂不同于其他同类含醇产品，不仅仅可以实现和砂浆切割硅片同样低的反射率，而且出现的腐蚀坑也较为均匀，因此其二次反射效果较好，从而促进主要反应液体硝酸和氢氟酸与多晶硅片表面进行化学反应，达到腐蚀的效果，在多晶硅片表面形成类似于传统制绒的凹陷面，进而形成较好的陷光结构，降低金刚线切割后的太阳能电池的反射率。
本发明通过对制绒液配方、制绒的工艺参数以及制绒过程速度进行有效的调控，并且添加了无醇制绒添加剂，可以有效的降低制绒液表面张力，提高制绒液在硅片表面的铺展性，从而使制绒反应更加均匀，得到更好的减反制绒效果；并且将此制绒方法用于电池片的制备工艺中，可以在后期PECVD镀膜时更加有利于膜色的均匀分布，从而使得金刚线切割后的多晶硅片的电性能得到进一步提升。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：
一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，包括以下步骤：
步骤1)配制初配液：将浓度为80g/L的HF、浓度为560g/L的HNO3以及DI水(即去离子水)按照1：5：2的比例进行制配，得到用来制绒的初配液；
步骤2)添加初配液：将步骤1)中配制好的初配液加入到制绒槽中，通过多次实验，调整制绒槽带速为1.2，并调整制绒槽内的腐蚀温度为12℃；
步骤3)加入添加剂：按25L/min的速率向制绒槽内加入无醇制绒添加剂，本公司采用的无醇制绒添加剂为无异丙醇的单晶硅制绒添加剂，通过特殊物料配方组合，能在不添加IPA时，有效改善目前市场上各厂家的二代制绒产品所存在的气泡粘附、硅片漂浮、硅片跳动等现象所带来的产品不良，非常有效；
步骤4)放入电池片：将多晶硅片放入制绒槽内进行制绒。
制绒后多晶硅片反射率对比试验：
第一组：按照上述本发明的制绒方法进行制绒，通过反射率检测仪器测得制绒后的多晶硅片的反射率：22.53％；
第二组：将第一组中浓度为80g/L的HF、浓度为560g/L的HNO3以及DI水的配比比例改为1：5：3，其余条件不变，对多晶硅片进行制绒，通过使用与第一组相同的反射率仪器测得制绒后的多晶硅片的反射率：28.23％；
第三组：将第一组中制绒槽带速改为1.0，并将制绒槽内的腐蚀温度改为8℃，其余条件不变，对多晶硅片进行制绒，通过使用与第一组相同的反射率仪器测得制绒后的多晶硅片的反射率：29.46％；
第四组：将第一组中加入无醇制绒添加剂的步骤3)取消，其余条件不变，对多晶硅片进行制绒，通过使用与第一组相同的反射率仪器测得制绒后的多晶硅片的反射率：34.18％。
| 第一组 | 第二组 | 第三组 | 第四组 | |
| 反射率 | 22.53％ | 28.23％ | 29.46％ | 34.18％ |
表1
根据表1内的数据，可以明显的得出通过本发明的制绒方法得到的多晶硅片的反射率，其反射率大大减小。
本发明还公开了一种使用上述金刚线切割多晶硅片的制绒方法的电池片制备工艺，包括以下步骤：
S1、制绒：按照上述制绒方法对多晶硅片进行制绒腐蚀，将制绒腐蚀后的多晶硅片经碱洗、酸洗、水洗后下料，并使得制绒后多晶硅片的腐蚀量为0.01-0.32g、反射率保持在23％以下；
S2、扩散：经S1后的多晶硅片表面通过POCL3液态扩散源热扩散法制备P-N结，调整扩散温度为830℃、时间为300min，即只要通过减源或者降低推进温度的方式，将方阻控制在86-92Ω/□即可；
S3、刻蚀：经S2后的多晶硅片放入刻蚀槽内，并向刻蚀槽内加入浓度为360g/L的HNO3与浓度为45g/L的HF的混合刻蚀液，调整刻蚀温度为7℃，降低刻蚀槽带速，将刻蚀后的多晶硅片经碱洗、酸洗、水洗以及烘干后下料，使得硅片刻蚀量控制在1.4g；
S4、镀膜：在经S3后的多晶硅片的正表面用PECVD沉积氮化硅，使得镀膜厚度控制在79nm，镀膜折射率控制在2.10；
S5、丝印：在经S4后的多晶硅片上依次印刷背面电极、背面电场以及正面电极，并且正面电极的副栅线要与金刚线切割痕平行。
按照上述本发明的电池片制备工艺进行电池片制备，制备工艺完成后，使用反射率检测仪器对制备的电池片反射率进行检测，得到反射率为1.68％，此反射率大大低于市面上的电池片的反射率，可见通过本发明的制绒方法可以极大的减小硅片反射率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)配制初配液：将HF：HNO3：DI水按照1：5：2的比例进行制配；
步骤2)添加初配液：将步骤1)中配制好的初配液加入到制绒槽中，并调整制绒槽带速为1.2、温度为12℃；
步骤3)加入添加剂：按一定速率向制绒槽内加入无醇制绒添加剂；
步骤4)放入电池片：将多晶硅片放入制绒槽内进行制绒。
2.根据权利要求1所述的一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，其特征在于：步骤3)中无醇制绒添加剂的添加速率为10-45L/min。
3.根据权利要求1所述的一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，其特征在于：步骤1)中HF浓度为70-90g/L，HNO3浓度为540-600g/L。
4.一种使用权利要求1所述制绒方法的电池片制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制绒：按照上述制绒方法对多晶硅片进行制绒腐蚀，将制绒腐蚀后的多晶硅片经碱洗、酸洗、水洗后下料，并使得制绒后多晶硅片的腐蚀量为0.01-0.32g、反射率保持在23％以下；
S2、扩散：经S1后的多晶硅片表面通过POCL3液态扩散源热扩散法制备P-N结，调整扩散温度为830℃、时间为300min，并将方阻控制在86-92Ω/□；
S3、刻蚀：经S2后的多晶硅片放入刻蚀槽内，并向刻蚀槽内加入常规的HNO3与HF的混合刻蚀液，调整刻蚀温度为5-9℃，降低刻蚀槽带速，将刻蚀后的多晶硅片经碱洗、酸洗、水洗以及烘干后下料，使得硅片刻蚀量控制在1.3-1.6g；
S4、镀膜：在经S3后的多晶硅片的正表面用PECVD沉积氮化硅，使得镀膜厚度控制在77-81nm、折射率控制在2.07-2.13；
S5、丝印：在经S4后的多晶硅片上依次印刷背面电极、背面电场以及正面电极。
5.根据权利要求4所述的一种电池片制备工艺，其特征在于：S3中HF浓度为40-50g/L，HNO3浓度为340-390g/L。
6.根据权利要求4所述的一种电池片制备工艺，其特征在于：S5中正面电极的副栅线要与金刚线切割痕平行。
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