CN107675263A - 单晶硅金字塔结构绒面的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，其特征是：在碱制绒设备的酸洗混酸槽中通入臭氧气体，采用通入臭氧的方式可以控制臭氧的流量，来有效地控制槽内的臭氧含量，更好地实现氧化作用，同时算洗槽具备中和残余碱，去除金属离子的作用。本发明在碱制绒设备的酸洗混酸槽中通入一定浓度的臭氧，既可起到传统酸洗槽的中和残余碱和去除金属离子的作用，又可对单晶金字塔绒面的微结构进行优化。这样可以有效改善扩散后PN结的均匀性和方阻的均匀性，提升硅片表面的有机物和金属离子的清洗效果，改善正面的钝化效果，从而提高电池片的转换效率。
Description
技术领域
本专利属于光伏技术领域，具体涉及单晶太阳能电池制造过程中的碱制绒工艺。
背景技术
近年来，随着太阳能电池技术的不断发展，不仅在研究领域电池效率不断突破、创下新高，而且在工业生产上，太阳能电池的生产规模也不断扩大。为了获得更高的转换效率、降低生产成本，太阳能行业技术人员不断对工艺技术进行革新，使得光伏上网电价逐步降低，最总逐步替代化石能源。
单晶硅太阳电池片表面制绒是生产高效率单晶硅太阳电池的关键技术之一，有利于降低晶体硅太阳电池表面对太阳光的反射，增加光生电荷，提高太阳电池片的短路电流等各项指标，能在很大程度上提升电池的性能。
单晶制绒使用氢氧化钠/氢氧化钾、制绒添加剂和水的混合溶液，利用碱性腐蚀溶液对硅晶体不同晶面的腐蚀速率不同，最终在(100)晶面上腐蚀出许多的“四方椎体”，也就是我们常说的金字塔结构。常规制绒完成后，金子塔顶部较尖，对扩散结深、扩散均匀性及正面镀膜时的表面钝化效果影响较大，而且不同金字塔之间的底部也是V字形结构，不利于金属离子及有机物等杂质的清洗，直接影响了转换效率的提升。
中国专利公开号CN105895714A，公开了一种用于异质结太阳能电池硅片的金字塔绒面的平滑修饰液，其包括臭氧、氟化氢以及水；臭氧的浓度为10～30mg/L。上述平滑修饰液，采用臭氧与氢氟酸配合，一定程度上使金字塔绒面的尖锐的塔尖和塔底变得圆润，同时使得金字塔绒面的表面粗糙度降低，从而有利于后续本征硅薄膜沉积更加均匀，从而有利于提高异质结太阳能电池的性能。
经过实践可知，转化效率的提升较低。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，提出了单晶硅金字塔结构绒面的优化方法。
技术方案：
本发明公开了第一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，它在碱制绒设备的酸洗混酸槽中通入臭氧气体，同时算洗槽具备中和残余碱，去除金属离子的作用。
具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为6：1：3，开启鼓泡，混合溶液5-10分钟；
步骤(2)将臭氧发生器产出的臭氧通入循环泵内，再通过循环泵打入酸洗槽内；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持2-5mins，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干；
其中，单晶硅片放入酸洗槽前的15分钟保持臭氧流量50-70L/min，单晶硅片放入酸洗槽过程中保持臭氧流量15-35L/min，温度保持在15-30℃，臭氧在水中的浓度保持在5-20ppma。
优选的，步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为2-8％，盐酸的摩尔浓度为5-20％。
本发明公开了第二种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，它在碱制绒设备的酸洗混酸槽中通入双氧水，将酸洗槽的残余碱中和，同时去除金属离子。
具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为5：1：3，开启鼓泡，混合溶液5-10分钟；
步骤(2)将重量份数为1的双氧水加入酸洗槽；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持2-5mins，温度保持在15-30℃，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干。
优选的，步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为2-8％，盐酸的摩尔浓度为5-20％。
本发明的有益效果
在第一种方法中本发明在碱制绒设备的酸洗混酸槽中通入一定浓度的臭氧/双氧水，既可起到传统酸洗槽的中和残余碱和去除金属离子的作用，又可对单晶金字塔绒面的微结构进行优化(对金字塔顶和金字塔之间的底部间隙进行抛光)，采用通入臭氧/双氧水的方式可以控制臭氧的流量，来有效地控制槽内的臭氧/双氧水含量，更好地实现氧化作用。这样可以有效改善扩散后PN结的均匀性和方阻的均匀性，提升硅片表面的有机物和金属离子的清洗效果，改善正面的钝化效果，从而提高电池片的转换效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1、一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为6：1：3，开启鼓泡，混合溶液5分钟；
步骤(2)将臭氧发生器产出的臭氧通入循环泵内，再通过循环泵打入酸洗槽内；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持2mins，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干；
其中，单晶硅片放入酸洗槽前的15分钟保持臭氧流量50L/min，单晶硅片放入酸洗槽过程中保持臭氧流量15L/min，温度保持在15℃，臭氧在水中的浓度保持在5ppma。
本实施例中，步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为2％，盐酸的摩尔浓度为5％。
实施例2、一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为6：1：3，开启鼓泡，混合溶液10分钟；
步骤(2)将臭氧发生器产出的臭氧通入循环泵内，再通过循环泵打入酸洗槽内；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持5mins，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干；
其中，单晶硅片放入酸洗槽前的15分钟保持臭氧流量70L/min，单晶硅片放入酸洗槽过程中保持臭氧流量35L/min，温度保持在30℃，臭氧在水中的浓度保持在20ppma。
本实施例中，步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为8％，盐酸的摩尔浓度为20％。
实施例3、一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为6：1：3，开启鼓泡，混合溶液8分钟；
步骤(2)将臭氧发生器产出的臭氧通入循环泵内，再通过循环泵打入酸洗槽内；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持4mins，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干；
其中，单晶硅片放入酸洗槽前的15分钟保持臭氧流量60L/min，单晶硅片放入酸洗槽过程中保持臭氧流量25L/min，温度保持在20℃，臭氧在水中的浓度保持在15ppma。
本实施例中，步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为5％，盐酸的摩尔浓度为15％。
实施例4、一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为5：1：3，开启鼓泡，混合溶液5分钟；
步骤(2)将重量份数为1的双氧水加入酸洗槽；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持2mins，温度保持在15℃，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干。
本实施例中，步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为2％，盐酸的摩尔浓度为5％。
实施例5、一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为5：1：3，开启鼓泡，混合溶液10分钟；
步骤(2)将重量份数为1的双氧水加入酸洗槽；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持5mins，温度保持在30℃，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干。
本实施例中，步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为8％，盐酸的摩尔浓度为20％。
实施例6、一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为5：1：3，开启鼓泡，混合溶液7分钟；
步骤(2)将重量份数为1的双氧水加入酸洗槽；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持4mins，温度保持在25℃，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干。
本实施例中，步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为5％，盐酸的摩尔浓度为15％。
以背景技术中专利文献作为对比组，并按照实施例1-6的方案进行实验，获得转换效率对比表如下：
从表中可知：使用本发明在单晶电池片制造工艺上转换效率较对比组提高0.07％～0.19％，在光伏制造业中电池片每提高0.1％的转换效率意味着制造成本降低约5％，组件功率提升2瓦，故本发明实现了降本增效的明显效果。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (6)
1.一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，其特征是：在碱制绒设备的酸洗混酸槽中通入臭氧气体，同时算洗槽具备中和残余碱，去除金属离子的作用。
2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征是：具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为6：1：3，开启鼓泡，混合溶液5-10分钟；
步骤(2)将臭氧发生器产出的臭氧通入循环泵内，再通过循环泵打入酸洗槽内；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持2-5mins，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干；
其中，单晶硅片放入酸洗槽前的15分钟保持臭氧流量50-70L/min，单晶硅片放入酸洗槽过程中保持臭氧流量15-35L/min，温度保持在15-30℃，臭氧在水中的浓度保持在5-20ppma。
3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征是：步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为2-8％，盐酸的摩尔浓度为5-20％。
4.一种单晶硅金字塔结构绒面的优化方法，其特征是：在碱制绒设备的酸洗混酸槽中通入双氧水，将酸洗槽的残余碱中和，同时去除金属离子。
5.根据权利要求4所述的优化方法，其特征是：具体步骤为：
步骤(1)在碱制绒设备的酸洗槽中加入去离子水、氢氟酸和盐酸，三者的重量份数比为5：1：3，开启鼓泡，混合溶液5-10分钟；
步骤(2)将重量份数为1的双氧水加入酸洗槽；
步骤(3)将制绒完成的单晶硅片放入酸洗槽内，开启鼓泡，并在槽内保持2-5mins，温度保持在15-30℃，完成后续水洗、热水慢提拉、烘干。
6.根据权利要求5所述的优化方法，其特征是：步骤(1)中氢氟酸的摩尔浓度为2-8％，盐酸的摩尔浓度为5-20％。
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