CN107742662B - 一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构及其制备方法以及黑硅电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构及其制备方法以及黑硅电池及其制备方法，涉及黑硅电池制备技术领域。一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法包括：将金刚线多晶硅片通过湿法黑硅槽式挖孔设备进行挖孔作业；将完成挖孔作业后的产物通过RENA链式设备进行扩孔作业，并在RENA链式设备的碱洗槽内的碱洗液中添加NH3.H2O和H2O2，在酸洗槽内的酸洗液中加H2O2。此方法可以制备得到质量优良的理想型的蜂窝状湿法黑硅绒面结构，充分的利用了现有多晶生产设备，有效降低的设备采购/改造成本。制备得到的黑硅电池的外观性能良好，电性能优异，具有较大的市场化推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及黑硅电池制备技术领域，且特别涉及一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构及其制备方法以及黑硅电池及其制备方法。
背景技术
传统的黑硅电池的制备是采用传统湿法黑硅槽式设备，此设备能完成湿法黑硅挖孔和扩孔工艺，但槽体复杂，设备占用空间大，新设备采购成本高，况且该设备的引入会造成原有在线的多晶制绒设备的闲置等问题，严重影响了企业效益的提高。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，此蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法利用现有多晶电池生产线，增加前段挖孔设备，结合多晶RENA制绒设备，实现槽式机挖孔与链式RENA机扩孔的湿法黑硅制备的新技术可以制备得到质量优良的理想型的蜂窝状湿法黑硅绒面结构，充分的利用了现有多晶生产设备，有效降低的设备采购/改造成本。
本发明的第二个目的在于提供一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构，此蜂窝状湿法黑硅绒面结构的绒面均匀，质量较高，具有较大的工业化生产价值。
本发明的第三个目的在于提供一种黑硅电池的制备方法，此黑硅电池的制备方法包括上述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法。此制备方法通过将质量均匀优异的蜂窝状湿法黑硅绒面结构用以制备黑硅电池，可以得到外观性能良好，电性能优异的黑硅电池，。
本发明的第四个目的在于提供一种黑硅电池，此黑硅电池的外观性能良好，电性能优异，具有较大的市场化推广价值。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，其包括：
将金刚线多晶硅片通过湿法黑硅槽式挖孔设备进行挖孔作业；
将完成挖孔作业后的产物通过RENA链式设备进行扩孔作业，并在RENA链式设备的碱洗槽内的碱洗液中添加NH3.H2O和H2O2，在酸洗槽内的酸洗液中加H2O2。
本发明提出一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构，蜂窝状湿法黑硅绒面结构通过上述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法制备得到。
本发明还提出一种黑硅电池的制备方法，包括上述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法。
本发明还提出一种黑硅电池，黑硅电池通过上述的黑硅电池的制备方法制备得到。
本发明实施例的一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构及其制备方法以及黑硅电池及其制备方法的有益效果是：
提供的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法主要利用现有多晶电池生产线，增加前段挖孔设备，结合多晶RENA制绒设备，实现槽式机挖孔与链式RENA机扩孔的湿法黑硅制备的新技术。其中，将金刚线多晶硅片通过湿法黑硅槽式挖孔设备进行挖孔作业，将完成挖孔作业后的产物通过RENA链式设备进行扩孔作业，并在RENA链式设备的碱洗槽内的碱洗液中添加NH3.H2O和H2O2，在酸洗槽内的酸洗液中加H2O2。不仅使得原本闲置的制绒设备得到高效重新使用，还大大节约了设备的所占空间，同时可以制备得到质量优良的理想型的蜂窝状湿法黑硅绒面结构，充分的利用了现有多晶生产设备，有效降低的设备采购/改造成本。
提供的蜂窝状湿法黑硅绒面结构，利用上述的制备方法制备得到，此蜂窝状湿法黑硅绒面结构的绒面均匀，质量较高，具有较大的工业化生产价值。
提供的黑硅电池的制备方法，此黑硅电池的制备方法包括上述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法。此制备方法通过将质量均匀优异的蜂窝状湿法黑硅绒面结构用以制备黑硅电池，可以得到外观性能良好，电性能优异的黑硅电池。
提供的黑硅电池，此黑硅电池的外观性能良好，电性能优异，具有较大的市场化推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的制备蜂窝状湿法黑硅绒面结构的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的湿法黑硅槽式挖孔设备的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的湿法黑硅链式扩孔设备的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的制备黑硅电池的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的挖孔后的黑硅绒面的SEM图；
图6为本发明实施例提供的扩孔后的黑硅绒面的SEM图；
图7为本发明实施例提供的扩孔后的黑硅绒面的外观示意图；
图8为本发明实施例提供的黑硅电池的外观示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的蜂窝状湿法黑硅绒面结构及其制备方法以及黑硅电池及其制备方法进行具体说明。
一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，其包括：
将金刚线多晶硅片通过湿法黑硅槽式挖孔设备进行挖孔作业；
将完成挖孔作业后的产物通过RENA链式设备进行扩孔作业，并在RENA链式设备的碱洗槽内的碱洗液中添加NH3.H2O和H2O2，在酸洗槽内的酸洗液中加H2O2。
利用现有多晶电池生产线，增加前段挖孔设备，结合多晶RENA制绒设备，实现槽式机挖孔与链式RENA机扩孔的湿法黑硅制备的新技术。不仅使得原本闲置的制绒设备得到高效重新使用，还大大节约了设备的所占空间，同时可以制备得到质量优良的理想型的蜂窝状湿法黑硅绒面结构。
详细地，参阅图1与图2，挖孔作业是在湿法黑硅槽式挖孔设备中依次进行粗抛、第一次水洗、第一次酸洗、第二次水洗、第一次镀银、挖孔、第三次水洗、第一次脱银、漂洗以及第二次酸洗。
其中，图2所示的湿法黑硅槽式挖孔设备一端为进料端，一端为出料端。多晶硅从进料端进入，在设备内进行作业，经过出料端运输出。同时，不同的作业均在槽内进行，对应的槽具有对应的药液。
作为优选的方案，挖孔作业还包括在第一次镀银与挖孔之间进行第二次镀银。第二次镀银可以填补第一次镀银的缺陷，使得镀银的效果更好。同时，在第一次脱银与漂洗之间进行第二次脱银。第二次脱银是为了使得脱银更充分。当然，在本发明的其他实施例中，镀银与脱银的次数还可以根据需求进行选择，满足指标要求即可，本发明不做限定。
其中，粗抛是在KOH与含有二氧化硅的第一添加剂(添加剂A)的混合液的环境中进行的，且粗抛的温度为60～80℃，粗抛的时间为180～300S。第一添加剂(添加剂A)主要的成分有纯水、纳米二氧化硅、生物酶以及其他辅助成分，第一添加剂的目的主要是促使表面形成均匀的金字塔结构。当然，在本发明的其他实施例中，粗抛的温度与时间还可以根据需求进行调整，同时粗抛所采用的KOH也可以根据需求替换成其他的碱，本发明不做限定。
优选地，第一次水洗、第二次水洗以及第三次水洗均在室温下进行，且水洗的时间均为120～200S。水洗是通过去离子水进行的。当然，在本发明的其他实施例中，水洗的时间并不局限于120～200S，还可以有小范围的浮动，本发明不做限定。
优选地，第一次酸洗是在室温下通过硝酸酸洗60～80S。当然，在本发明的其他实施例中，酸洗的时间还可以根据需求进行调整，本发明不做限定。
优选地，第一次镀银与第二次镀银均是在HF与第含有银金属盐的第二添加剂(添加剂B)的混合液的室温环境下进行60～120S。第二添加剂(添加剂B)主要成为为纯水、含银金属盐溶液及其辅助成分。第二添加剂的主要目的是提供反应所需的银离子。镀银的时间也可以根据需求与镀银的效果进行调整，本发明不做限定。
优选地，挖孔是在HF、H2O2、第三添加剂(添加剂C)以及第四添加剂(添加剂D)的混合液的环境中进行的，更优选地，第三添加剂(添加剂C)的主要成分为纯水柠檬酸和醇酸化合物，第四添加剂(添加剂D)含有海藻酸钠、脂肪酸酰胺以及生物酶，第三添加剂(添加剂C)主要的目的是促进横向挖孔，第四添加剂(添加剂D)主要的目的是促进纵向挖孔，同时具有一定的抑制反应作用。
进一步优选地，挖孔温度为30～40℃，挖孔时间为180～300S。当然，在本发明的其他实施例中，挖孔的温度与时间还可以根据需求进行调整，本发明不做限定。
优选地，第一次脱银与第二次脱银均在NH3.H2O和H2O2的混合液的室温环境中进行的，第一次脱银的时间为150～250S，第二次脱银时间为120～200S。在本发明的实施例中，NH3.H2O和H2O2浓度可以根据需求进行选择，本发明不做限定。
优选地，第二次酸洗是在室温下通过HF酸洗60～80S。第二次酸洗的时间与温度也可以根据具体地情况进行选择，本发明不做限定。
详细地，参阅图1与图3，扩孔作业是在RENA链式设备中依次进行扩孔、第四次水洗、碱洗、第五次水洗、第三次酸洗、第六次水洗、风干以及下料。参阅图3，RENA链式设备也具备进料端以及出料端。经过挖孔后的硅片从进料端进入，在RENA链式设备中进行扩孔作业之后经过出料端输出。当然，在本发明的其他实施例中，RENA链式设备也可以采用能提供相同功能的设备或装置进行替代，例如可以利用如捷佳伟创链式制绒机等，本发明不做限定。
其中，扩孔是在HF与硝酸的混合液的环境中进行的，且扩孔的温度为6～12℃，扩孔的时间为80～120S。在本发明的其他实施例中，扩孔的温度与时间可以根据需求进行选择，本发明不做限定。
优选地，第四次水洗、第五次水洗以及第六次水洗均在常温的去离子水的环境中进行40～80S。当然水洗的时间也是可以根据水洗的程度进行调整的，本发明不做限定。
优选地，碱洗是在NH3.H2O、H2O2以及KOH的混合液的室温环境中进行的，且碱洗的温度为20～60℃。在此温度下进行碱洗可以有效地帮助脱银，使得脱银更完全。
优选地，酸洗是在HF、HCl与H2O2的混合液的室温环境中进行的，且酸洗的时间为80～150S。在此混合液中进行酸洗可以有效地使得表面光滑，同时缓和反应速度，使得挖孔后的形貌特征更好。
优选地，风干是在温度为80～85℃的温度下风干50～100S。在本发明的其他实施例中，风干的温度与时间还可以根据需求进行调整，本发明不做限定。
本发明的实施例还提供了一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构，蜂窝状湿法黑硅绒面结构通过上述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法制备得到。此蜂窝状湿法黑硅绒面结构的绒面均匀，质量较高，具有较大的工业化生产价值。
参阅图4，本发明的实施例还提供了一种黑硅电池的制备方法，包括上述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法。此制备方法通过将质量均匀优异的蜂窝状湿法黑硅绒面结构用以制备黑硅电池，可以得到外观性能良好，电性能优异的黑硅电池。
详细地，参阅图4，黑硅电池的制备方法还包括对完成挖孔作业后的蜂窝状湿法黑硅绒面结构依次进行扩散、去PSG、PECVD、印刷烧结以及测试分选。
本发明的实施例还提供了一种黑硅电池通过上述的黑硅电池的制备方法制备得到。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种黑硅电池，通过以下方法制备而成：
首先，将金刚线多晶硅片通过湿法黑硅槽式挖孔设备进行挖孔作业。挖孔作业是在湿法黑硅槽式挖孔设备中依次进行粗抛、第一次水洗、第一次酸洗、第二次水洗、第一次镀银、第二次镀银、挖孔、第三次水洗、第一次脱银、第二次脱银、漂洗以及第二次酸洗。
其中，粗抛的温度为60℃，粗抛的时间为180S；第一次水洗、第二次水洗以及第三次水洗均在室温下进行，且水洗的时间均为120S；第一次酸洗是在室温下通过硝酸酸洗60S；第一次镀银与第二次镀银均是在HF与第含有银金属盐的第二添加剂的混合液的室温环境下进行60S；挖孔是在HF、H2O2、三添加剂以及第四添加剂的混合液的环境中进行的，更优选地，第三添加剂含有柠檬酸和醇酸化合物，进一步优选地，挖孔温度为30℃，挖孔时间为180S；第一次脱银与第二次脱银均在NH3.H2O和H2O2的混合液的室温环境中进行的，第一次脱银的时间为150S，第二次脱银时间为120S；第二次酸洗是在室温下通过HF酸洗60～80S。
其次，将完成挖孔作业后的产物通过RENA链式设备进行扩孔作业，并在RENA链式设备的碱洗槽内的碱洗液中添加NH3.H2O和H2O2，在酸洗槽内的酸洗液中加H2O2。扩孔作业是在RENA链式设备中依次进行扩孔、第四次水洗、碱洗、第五次水洗、第三次酸洗、第六次水洗、风干以及下料。
其中，扩孔是在HF与硝酸的混合液的环境中进行的，且扩孔的温度为6℃，扩孔的时间为80S；第四次水洗、第五次水洗以及第六次水洗均在常温的去离子水的环境中进行40S；碱洗是在NH3.H2O、H2O2以及KOH的混合液的室温环境中进行的，且碱洗的温度为20～60℃；酸洗是在HF、HCl与H2O2的混合液的室温环境中进行的，且酸洗的时间为80S；风干是在温度为80℃的温度下风干50S。
然后，对完成挖孔作业后的蜂窝状湿法黑硅绒面结构依次进行扩散、去PSG、PECVD、印刷烧结以及测试分选。
实施例2
本实施例提供了一种黑硅电池，其通过一下方法制备而成：
首先，将金刚线多晶硅片通过湿法黑硅槽式挖孔设备进行挖孔作业。挖孔作业是在湿法黑硅槽式挖孔设备中依次进行粗抛、第一次水洗、第一次酸洗、第二次水洗、第一次镀银、第二次镀银、挖孔、第三次水洗、第一次脱银、第二次脱银、漂洗以及第二次酸洗。
其中，粗抛的温度为75℃，粗抛的时间为200S；第一次水洗、第二次水洗以及第三次水洗均在室温下进行，且水洗的时间均为180S；第一次酸洗是在室温下通过硝酸酸洗75S；第一次镀银与第二次镀银均是在HF与第含有银金属盐的第二添加剂的混合液的室温环境下进行80S；挖孔是在HF、H2O2、三添加剂以及第四添加剂的混合液的环境中进行的，更优选地，第三添加剂含有柠檬酸和醇酸化合物，进一步优选地，挖孔温度为35℃，挖孔时间为200S；第一次脱银与第二次脱银均在NH3.H2O和H2O2的混合液的室温环境中进行的，第一次脱银的时间为200S，第二次脱银时间为160S；第二次酸洗是在室温下通过HF酸洗60～80S。
其次，将完成挖孔作业后的产物通过RENA链式设备进行扩孔作业，并在RENA链式设备的碱洗槽内的碱洗液中添加NH3.H2O和H2O2，在酸洗槽内的酸洗液中加H2O2。扩孔作业是在RENA链式设备中依次进行扩孔、第四次水洗、碱洗、第五次水洗、第三次酸洗、第六次水洗、风干以及下料。
其中，扩孔是在HF与硝酸的混合液的环境中进行的，且扩孔的温度为8℃，扩孔的时间为100S；第四次水洗、第五次水洗以及第六次水洗均在常温的去离子水的环境中进行60S；碱洗是在NH3.H2O、H2O2以及KOH的混合液的室温环境中进行的，且碱洗的温度为20～60℃；酸洗是在HF、HCl与H2O2的混合液的室温环境中进行的，且酸洗的时间为90S；风干是在温度为81℃的温度下风干80S。
然后，对完成挖孔作业后的蜂窝状湿法黑硅绒面结构依次进行扩散、去PSG、PECVD、印刷烧结以及测试分选。
实施例3
本实施例提供了一种黑硅电池，其通过一下方法制备而成：
首先，将金刚线多晶硅片通过湿法黑硅槽式挖孔设备进行挖孔作业。挖孔作业是在湿法黑硅槽式挖孔设备中依次进行粗抛、第一次水洗、第一次酸洗、第二次水洗、第一次镀银、第二次镀银、挖孔、第三次水洗、第一次脱银、第二次脱银、漂洗以及第二次酸洗。
其中，粗抛的温度为80℃，粗抛的时间为300S；第一次水洗、第二次水洗以及第三次水洗均在室温下进行，且水洗的时间均为200S；第一次酸洗是在室温下通过硝酸酸洗80S；第一次镀银与第二次镀银均是在HF与第含有银金属盐的第二添加剂的混合液的室温环境下进行120S；挖孔是在HF、H2O2、三添加剂以及第四添加剂的混合液的环境中进行的，更优选地，第三添加剂含有柠檬酸和醇酸化合物，进一步优选地，挖孔温度为40℃，挖孔时间为300S；第一次脱银与第二次脱银均在NH3.H2O和H2O2的混合液的室温环境中进行的，第一次脱银的时间为250S，第二次脱银时间为200S；第二次酸洗是在室温下通过HF酸洗60～80S。
其次，将完成挖孔作业后的产物通过RENA链式设备进行扩孔作业，并在RENA链式设备的碱洗槽内的碱洗液中添加NH3.H2O和H2O2，在酸洗槽内的酸洗液中加H2O2。扩孔作业是在RENA链式设备中依次进行扩孔、第四次水洗、碱洗、第五次水洗、第三次酸洗、第六次水洗、风干以及下料。
其中，扩孔是在HF与硝酸的混合液的环境中进行的，且扩孔的温度为12℃，扩孔的时间为120S；第四次水洗、第五次水洗以及第六次水洗均在常温的去离子水的环境中进行80S；碱洗是在NH3.H2O、H2O2以及KOH的混合液的室温环境中进行的，且碱洗的温度为60℃；酸洗是在HF、HCl与H2O2的混合液的室温环境中进行的，且酸洗的时间为150S；风干是在温度为85℃的温度下风干100S。
然后，对完成挖孔作业后的蜂窝状湿法黑硅绒面结构依次进行扩散、去PSG、PECVD、印刷烧结以及测试分选。
实验例1
观察实施例1得到的前段挖孔后的硅片的微观结构，结果如图5所示。观察实施例1得到的扩孔后的黑硅绒面的微观结构，结果如图6所示。同时观察实施例1得到的扩孔后的黑硅绒面的外观示意图，如图7所示。观察实施例1得到的黑硅电池的外观示意图，如图8所示。同时对实施例1制备得到的黑硅电池的电池性能进行测定，测定结果如下表。
表1.黑硅电池电性能数据
综上所述，从图5至图8以及表1所显示的数据可知，本发明实施例按该湿法黑硅制作流程，扩孔后绒面均匀，制得的黑硅电池外观良好，电性能方面，ISC有明显的提升，FF较高，电池效率较常规添加剂法有0.3％以上的提升。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
Claims (10)
1.一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，其特征在于，其包括：
将金刚线多晶硅片通过湿法黑硅槽式挖孔设备进行挖孔作业；
将完成挖孔作业后的产物通过RENA链式设备进行扩孔作业，并在所述RENA链式设备的碱洗槽内的碱洗液中添加NH3· H2O和H2O2，在酸洗槽内的酸洗液中加H2O2。
2.根据权利要求1所述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，其特征在于，挖孔作业是在所述湿法黑硅槽式挖孔设备中依次进行粗抛、第一次水洗、第一次酸洗、第二次水洗、第一次镀银、挖孔、第三次水洗、第一次脱银、漂洗以及第二次酸洗。
3.根据权利要求2所述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，其特征在于，挖孔作业还包括在第一次镀银与挖孔之间进行第二次镀银，以及在第一次脱银与漂洗之间进行第二次脱银。
4.根据权利要求3所述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，其特征在于，粗抛是在KOH与含有二氧化硅的第一添加剂的混合液的环境中进行的，且粗抛的温度为60～80℃，粗抛的时间为180～300S。
5.根据权利要求1所述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，其特征在于，扩孔作业是在所述RENA链式设备中依次进行扩孔、第四次水洗、碱洗、第五次水洗、第三次酸洗、第六次水洗、风干以及下料。
6.根据权利要求5所述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法，其特征在于，扩孔是在HF与硝酸的混合液的环境中进行的，且扩孔的温度为6～12℃，扩孔的时间为80～120S。
7.一种蜂窝状湿法黑硅绒面结构，其特征在于，所述蜂窝状湿法黑硅绒面结构通过权利要求1至6中任一项所述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法制备得到。
8.一种黑硅电池的制备方法，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的蜂窝状湿法黑硅绒面结构的制备方法。
9.根据权利要求8所述的黑硅电池的制备方法，其特征在于，所述黑硅电池的制备方法还包括对完成挖孔作业后的蜂窝状湿法黑硅绒面结构依次进行扩散、去PSG、PECVD、印刷烧结以及测试分选。
10.一种黑硅电池，其特征在于，所述黑硅电池通过权利要求8或9所述的黑硅电池的制备方法制备得到。
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