CN107523881A - 一种制备单晶硅绒面的预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制备单晶硅绒面的预处理方法，涉及太阳能电池制备技术领域，包括以下步骤：第一步，在洗净的粗抛槽内添加碱溶液得到粗抛槽；第二步，打开臭氧发生器，通过臭氧发生控制器，将臭氧通入到酸槽内；第三步，取制绒添加剂加入到第一步所得的粗抛液中，混合均匀；第四步，将硅片浸没到步骤一配制的粗抛槽中，粗抛完成后将硅片取出浸没到超纯水中，水洗完成后加入到步骤二配制的臭氧槽中，进行预清洗，预清洗完成后，将硅片加入到第三步配制的制绒槽中，本发明原料容易获取，制程良品率高，温度低，能耗小，清洗效果好，操作简单，适合企业大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种用于制备单晶硅太阳能电池过程中的单晶硅绒面的预处理方法。
背景技术
单晶硅太阳能电池的研究和应用是实现可再生能源的主要途径之一，在现代产业化进程中，降低成本、提高效率一直以来是太阳能电池产业竞争的关键因素。良好的硅片清洗技术一直是制造高质量单晶硅太阳能电池的重要前提。目前常规硅太阳能电池的工艺流程为表面预清洗、制绒去除损伤层并形成减反射率的绒面结构、化学清洗并干燥；通过液态磷源高温扩散的方法在硅片表面各点形成均匀掺杂的PN结和表面磷硅玻璃；边缘刻蚀PN结和去除硅片表面磷硅玻璃；表面沉积钝化和减反射率膜；制作太阳电池的背面电极、背面电场和正面电极；烧结形成欧姆接触，从而完成整个电池片的制作过程。其中硅片表面预清洗这一步骤，目前大多采用浸泡方式将硅片浸泡在双氧水和碱的混合溶液中进行清洗。
制绒预处理是通过化学清洗的方式去除硅片表面的油污，保证后续制绒得到绒面均匀，外观良好的硅片。目前常规的预处理工艺是一般采用氢氧化钠或氢氧化钾，并添加适当的双氧水，在一定温度条件下进行硅片清洗。其缺点是：由于双氧水容易挥发的特性，化学品消耗量极大，并且药液寿命短，需要不断调试药液液，存在生产过程中制绒批次不稳定、制绒外观不良率较高等问题。
为了解决常规制绒预处理工艺存在的技术问题，需要寻找一种更有效预清洗方法，使得硅片的预清洗效果更好，成本更低，生产过程更稳定。预处理液必须具备以下三个特点：（1）、良好亲水性：促进硅片润湿，降低硅片表面界面能，使硅片能够与溶液良好接触，从而提高去污能力。（2）、能够高效去除有机沾污：大部分亲水性有机溶剂都难以去除深度有机污染，需加入辅助药品增加去污能力。（3）、高效省时。
在申请号为201610843170.5的发明专利申请公开了《一种改善单晶硅太阳电池绒面的制备方法及制备工具》，首先将金刚线切割的单晶硅片插入到石墨制作的带有电极孔的花篮中，采用NH4F溶液和臭氧的方法对硅片表面进行预处理，然后将硅片放入不同的电解槽中，进行两步电化学制绒，再放入酸洗槽中进行清洗，最后进行烘干。该发明的制绒方法具有腐蚀速度快，产量高，化学品用量低，环境友好等优点，但存在步骤较繁琐、需要二步制绒、生产过程较难控制、制绒添加剂用量偏高、制绒后白斑白点、卡点印等比例偏高，制绒良品率低等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现在的制绒预清洗方式存在的问题，提供一种清洗效果更好，成本更低，良品率更高的预处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种制备单晶硅绒面的预处理方法，包括以下步骤 ：
第一步，配制粗抛槽，在洗净的粗抛槽内添加碱溶液，加热到50℃-90℃，得到粗抛槽；
第二步，配制臭氧槽，打开臭氧发生器，通过臭氧发生控制器，将臭氧通入到酸槽内，加热至30℃-60℃；
第三步，配制制绒槽，取制绒添加剂加入到第一步所得的粗抛液中，混合均匀，加热到70℃-90℃；
第四步，将硅片浸没到步骤一配制的粗抛槽中，粗抛温度60℃-90℃，粗抛时间60s-300s，粗抛完成后将硅片取出浸没到超纯水中，水温为室温，水洗时间120-300s，水洗完成后加入到步骤二配制的臭氧槽中，进行预清洗，预清洗时间120s-600s，温度30℃-60℃，预清洗完成后，将硅片加入到第三步配制的制绒槽中，制绒温度70℃-90℃，制绒时间300s-1200s。
进一步地，所述第一步中碱溶液浓度为0.1wt%-5wt%。
进一步地，所述第二步中的酸溶液浓度为0.0001wt%-5wt%。
进一步地，，所述第二步中的酸选用氢氟酸、盐酸、硫酸、磷酸、硝酸及醋酸其中的一种或多种；
进一步地，所述第二步配制的臭氧槽，其中臭氧浓度为1ppm-100ppm。
进一步地，所述第三步中制绒添加剂的浓度为0.1wt%-0.5wt%。
本发明的有益效果在于：原料容易获取，制程良品率高，温度低，能耗小，清洗效果好，操作简单，适合企业大规模生产。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例 1
一种制备单晶硅绒面的预处理方法，包括以下步骤 ：
第一步，配制粗抛槽，在洗净的粗抛槽内添加浓度1.5wt%氢氧化钠溶液，加热到70℃，得到粗抛槽；
第二步，配制臭氧槽，打开臭氧发生器，通过臭氧发生控制器，将臭氧通入到酸槽内，其中的酸为氢氟酸，浓度为0.05wt%，臭氧浓度为7ppm，温度控制在35℃；
第三步，配制制绒槽，取浓度为0.45wt%的制绒添加剂加入到第一步所得的粗抛液中，混合均匀，加热到80℃，此时氢氧化钠浓度为1.2wt%；
第四步，将面积为156mm*156mm、厚度180um的单晶硅片插入到PVDF湿法花篮浸没到步骤一配制的粗抛槽中，粗抛温度70℃，粗抛时间120s，粗抛完成后将硅片取出浸没到超纯水中，水温为室温，水洗时间180s，水洗完成后加入到步骤二配制的臭氧槽中，进行预清洗，预清洗时间300s，预清洗完成后，将硅片加入到第三步配制的制绒槽中，制绒温度80℃，制绒时间400s。
制绒完成后清洗、烘干、称量减重，并观测反射率及绒面形貌。所得硅片减重为0.55g-0.65g，反射率为11%左右，所得的金字塔绒面大小均匀、密集，尺寸在2um-4um之间，外观干净，无白斑白点、卡点印等问题。
实施例2
一种制备单晶硅绒面的预处理方法，包括以下步骤 ：
第一步，配制粗抛槽，在洗净的粗抛槽内添加浓度1.5wt%氢氧化钠溶液，加热到75℃，得到粗抛槽；
第二步，配制臭氧槽，打开臭氧发生器，通过臭氧发生控制器，将臭氧通入到酸槽内，其中的酸为盐酸，浓度为0.01wt%，臭氧浓度为9ppm，温度控制在40℃；
第三步，配制制绒槽，取浓度为0.45wt%的制绒添加剂加入到第一步所得的粗抛液中，混合均匀，加热到80℃，此时氢氧化钠浓度为1.2wt%；
第四步，将面积为156mm*156mm、厚度190um的单晶硅片插入到PVDF湿法花篮浸没到步骤一配制的粗抛槽中，粗抛温度75℃，粗抛时间120s，粗抛完成后将硅片取出浸没到超纯水中，水温为室温，水洗时间180s，水洗完成后加入到步骤二配制的臭氧槽中，进行预清洗，预清洗时间180s，预清洗完成后，将硅片加入到第三步配制的制绒槽中，制绒温度80℃，制绒时间420s。
制绒完成后清洗、烘干、称量减重，并观测反射率及绒面形貌。所得硅片减重0.55g-0.65g，反射率10.8%左右，所得的金字塔绒面大小均匀、密集，尺寸在2um-4um之间，外观干净，无白斑白点、卡点印等问题。
实施例3
一种制备单晶硅绒面的预处理方法，包括以下步骤 ：
第一步，配制粗抛槽，在洗净的粗抛槽内添加浓度1.5wt%氢氧化钠溶液，加热到73℃，得到粗抛槽；
第二步，配制臭氧槽，打开臭氧发生器，通过臭氧发生控制器，将臭氧通入到酸槽内，其中的酸为硝酸，浓度为0.01wt%，臭氧浓度为11ppm，温度控制在45℃；
第三步，配制制绒槽，取浓度为0.55wt%的制绒添加剂加入到第一步所得的粗抛液中，混合均匀，加热到80℃，，此时氢氧化钠浓度为1.2wt%；
第四步，将面积为156mm*156mm、厚度190um的单晶硅片插入到PVDF湿法花篮浸没到步骤一配制的粗抛槽中，粗抛温度73℃，粗抛时间150s，粗抛完成后将硅片取出浸没到超纯水中，水温为室温，水洗时间180s，水洗完成后加入到步骤二配制的臭氧槽中，进行预清洗，预清洗时间150s，预清洗完成后，将硅片加入到第三步配制的制绒槽中，制绒温度80℃，制绒时间410s。
制绒完成后清洗、烘干、称量减重，并观测反射率及绒面形貌。所得硅片减重为0.55g-0.65g，反射率为11.2%左右，所得的金字塔绒面大小均匀、密集，尺寸在2um-4um之间，外观干净，无白斑白点、卡点印等问题。
Claims (6)
1.一种制备单晶硅绒面的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤 ：
第一步，配制粗抛槽，在洗净的粗抛槽内添加碱溶液，加热到50℃-90℃，得到粗抛槽；
第二步，配制臭氧槽，打开臭氧发生器，通过臭氧发生控制器，将臭氧通入到酸槽内，加热至30℃-60℃；
第三步，配制制绒槽，取制绒添加剂加入到第一步所得的粗抛液中，混合均匀，加热到70℃-90℃；
第四步，将硅片浸没到步骤一配制的粗抛槽中，粗抛温度60℃-90℃，粗抛时间60s-300s，粗抛完成后将硅片取出浸没到超纯水中，水温为室温，水洗时间120-300s，水洗完成后加入到步骤二配制的臭氧槽中，进行预清洗，预清洗时间120s-600s，温度30℃-60℃，预清洗完成后，将硅片加入到第三步配制的制绒槽中，制绒温度70℃-90℃，制绒时间300s-1200s。
2.根据权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的预处理方法，其特征在于，所述第一步中碱溶液浓度为0.1wt%-5wt%。
3.根据权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的预处理方法，其特征在于，所述第二步中的酸溶液浓度为0.0001wt%-5wt%。
4.根据权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的预处理方法，其特征在于，所述第二步中的酸选用氢氟酸、盐酸、硫酸、磷酸、硝酸及醋酸其中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的预处理方法，其特征在于，所述第二步配制的臭氧槽，其中臭氧浓度为1ppm-100ppm。
6.根据权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的预处理方法，其特征在于，所述第三步中制绒添加剂的浓度为0.1wt%-0.5wt%。
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