CN107910386B - 晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 - Google Patents
晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107910386B CN107910386B CN201711118849.9A CN201711118849A CN107910386B CN 107910386 B CN107910386 B CN 107910386B CN 201711118849 A CN201711118849 A CN 201711118849A CN 107910386 B CN107910386 B CN 107910386B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon wafer
- solution
- suede
- texturing
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 173
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 161
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 161
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 93
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 63
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 56
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 47
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 26
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 25
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 25
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 25
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 24
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 23
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 13
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 10
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 gold ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 140
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(I) nitrate Inorganic materials [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 3
- 101001073212 Arabidopsis thaliana Peroxidase 33 Proteins 0.000 description 2
- 101001123325 Homo sapiens Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Proteins 0.000 description 2
- 102100028961 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Human genes 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
本发明公开了一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，所述方法包括以下步骤：S1、将硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入硅片花篮中；S2、将硅片花篮直接放入制绒液进行制绒工艺，在层叠结构的两面得到绒面；S3、分离上述层叠结构，得到单面绒面的硅片。本发明制备方法工艺简单，仅在外表面形成所需要的绒面，硅片与硅片相叠后能保护各自背面免受复杂的制绒工艺，经简单抛光处理的背面结构与现有工业化生产工艺兼容性较好；在工艺步骤相当的情况下，能够降低硅片背面的粗糙度，大幅度减少硅片背面的复合，提高制绒后硅片表面的少子寿命，从而提高了光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法。
背景技术
光伏发电是新能源的重要组成，近年来获得了飞速发展。目前商业化的太阳电池产品中，晶体硅(单晶和多晶)太阳电池的市场份额最大，一直保持接近九成的市场占有率。
目前，在晶体硅太阳电池的生产工艺中，制绒工艺的主要目的是去除硅片表面切割损伤层以及形成陷光绒面结构降低太阳电池的表面反射率，从而提高太阳电池的光电转换效率。其中，基于碱液的单晶硅化学腐蚀和基于酸液的多晶硅化学腐蚀是目前晶硅电池制绒工艺中普遍使用的技术。
本申请人已公开的中国发明专利201510486388.5已公开了晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，即是在单、多晶表面获得不同正背面表面结构的一种技术。其重点在于单面绒面的制备，能够实现在硅片正面获得具有优异陷光性能的绒面，但其工艺步骤相对较多，且未涉及如何降低硅片背面的复合。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1、将硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入硅片花篮中；
S2、将硅片花篮直接放入制绒液进行制绒工艺，在层叠结构的两面得到绒面；
S3、分离上述层叠结构，得到单面绒面的硅片。
作为本发明的进一步改进，所述硅片为单晶硅片、多晶硅片、或类单晶硅片，硅片的初始表面为原始线切割后表面或去损伤后表面或抛光后表面。
作为本发明的进一步改进，所述硅片为单晶硅片或类单晶硅片时，制绒液为碱性制绒液，形成的绒面为金字塔陷光结构。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的制绒工艺包括：
将硅片花篮放入碱性化学腐蚀液中腐蚀层叠结构表面，形成金字塔陷光结构，所述碱性化学腐蚀液为含有NaOH或KOH的碱性溶液，NaOH或KOH的质量浓度为0.5％～5％，腐蚀时间为150s～1500s，反应温度为50～100℃。
作为本发明的进一步改进，所述硅片为多晶硅片或类单晶硅片时，制绒液为酸性制绒液，形成的绒面为凹坑绒面结构。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的制绒工艺包括：
将硅片花篮放入含有金属离子的溶液中浸泡，使层叠结构表面附着一层金属纳米颗粒，所述金属离子选自金离子、银离子和铜离子中的一种；
用酸性化学腐蚀液腐蚀层叠结构表面，形成凹坑绒面结构，所述酸性化学腐蚀液选自以下混合溶液中的一种：HF与H2O2的混合溶液、HF与HNO3的混合溶液、HF与H2CrO4的混合溶液；其中，HF的浓度为1～15mol/L，H2O2、HNO3或H2CrO4的浓度为0.05～0.5mol/L，腐蚀时间为30～3000s，反应温度为5～45℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的制绒工艺在形成凹坑绒面结构之后还包括：
分别用第一清洗液、第二清洗液、去离子水清洗上述层叠结构，去除金属颗粒；所述第一清洗液为质量百分比为27～69％的硝酸溶液或质量百分比为0.01～10％和0.01％～10％的双氧水和氨水混合溶液，清洗时间为60～1200s，清洗温度为5～85℃；所述第二清洗液为质量百分比为1～10％的氢氟酸溶液，清洗时间为60～600s，清洗温度为5～45℃；
将上述层叠结构放入化学修正腐蚀液中进行微结构修正刻蚀；所述化学修正腐蚀液选自以下溶液中的一种：NaOH溶液、KOH溶液、四甲基氢氧化铵溶液、HNO3与HF的混合溶液；
当选自NaOH溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自KOH溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自四甲基氢氧化铵溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自HNO3与HF的混合溶液时，HF与HNO3的浓度分别为0.05～0.5mol/L、1～10mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～45℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3后还包括：
S4、对未形成绒面的硅片表面进行后处理工艺。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中的后处理工艺包括抛光工艺和/或刻蚀工艺，以去除未形成绒面的硅片表面因制绒液渗透造成的表面缺陷。
作为本发明的进一步改进，所述刻蚀工艺具体为：
将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮于含有HF/HNO3的混合酸性溶液中，进行硅片背面和侧面的腐蚀，其中，HF和HNO3的质量浓度分别为1％～10％和5％～50％，腐蚀时间为5s～500s，反应温度为5～50℃；
和/或，
将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮于含有NaOH或KOH或四甲基氢氧化铵中任意一种或多种的碱性溶液中，进行硅片背面和侧面的腐蚀，其中，NaOH或KOH或四甲基氢氧化铵的质量浓度为0.5％～5％，腐蚀时间为5s～500s，反应温度为25～100℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4后中后处理工艺还包括：
清洗硅片并进行干燥处理。
本发明的有益效果是：
能够减少一半的化学品消耗，大幅减低了生产成本；同一花篮增加一倍的装片量，生产效率能提高一倍；
制备方法工艺简单，仅在外表面形成所需要的绒面，硅片与硅片相叠后能保护各自背面免受复杂的制绒工艺，经简单抛光处理的背面结构与现有工业化生产工艺(如PERC工艺)兼容性较好；
在工艺步骤相当的情况下，能够提高制绒后硅片表面的少子寿命，降低硅片背面的粗糙度，大幅度减少硅片背面的复合，从而提高了光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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的附图。
图1为本发明中晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法的具体流程图；
图2为本发明中硅片花篮的结构示意图；
图3为本发明中单晶硅片层叠结构形成金字塔陷光结构的示意图；
图4为本发明中多晶硅片层叠结构形成凹坑绒面结构的示意图；
图5为本发明中晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法的另一具体流程图；
图6a、6b分别为实施例1中多晶硅片正面和背面的形貌图；
图7a、7b分别为实施例5中单晶硅片正面和背面的形貌图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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，都应当属于本发明保护的范围。
参图1所示，本发明公开了一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，包括以下步骤：
S1、将硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入硅片花篮中。
硅片花篮20的结构示意图参图2所示，其与现有的硅片花篮完全相同，硅片花篮的两侧壁上对应设置有若干插槽21，优选地，本发明中硅片花篮的包含25个对应设置的插槽，每个对应的插槽中可插入两片相叠的硅片，总共可以插入50片硅片。当然，插槽的数量可以根据需要进行变化，如可设置50个插槽，对应地可以插入100片硅片，也可设置100个插槽，对应地可以插入200片硅片。
S2、将硅片花篮直接放入制绒液进行制绒工艺，在层叠结构的两面得到绒面。
其中，本发明中所提的硅片包括各种硅片，如直接硅片、单晶硅片(直拉单晶硅片)、多晶硅片、类单晶硅片(铸造单晶硅片)及其他未提及的晶体硅片，其初始表面可以是原始线切割后表面或去损伤后表面或抛光后表面。
当硅片为单晶硅片类单晶硅片时，制绒液为碱性制绒液，可以形成的绒面为金字塔陷光结构，其截面结构如图3所示，该绒面为碱制绒形成的常规绒面；当硅片为多晶硅片类单晶硅片时，制绒液为酸性制绒液，形成的绒面为凹坑绒面结构，该绒面为酸制绒形成的纳米或微米绒面，其截面结构如图4所示。
S3、分离上述层叠结构，得到单面绒面的硅片。
具体地，碱制绒形成常规绒面的制绒工艺具体为：
将硅片花篮放入碱性化学腐蚀液中腐蚀层叠结构表面，形成金字塔陷光结构，碱性化学腐蚀液为含有NaOH或KOH的碱性溶液，NaOH或KOH的质量浓度为0.5％～5％，腐蚀时间为150s～1500s，反应温度为50～100℃。
酸制绒形成纳米或微米绒面的制绒工艺具体为：
将硅片花篮放入含有金属离子的溶液中浸泡，使层叠结构表面附着一层金属纳米颗粒，金属离子选自金离子、银离子和铜离子中的一种；
用酸性化学腐蚀液腐蚀层叠结构表面，形成凹坑绒面结构，酸性化学腐蚀液选自以下混合溶液中的一种：HF与H2O2的混合溶液、HF与HNO3的混合溶液、HF与H2CrO4的混合溶液；其中，HF的浓度为1～15mol/L，H2O2、HNO3或H2CrO4的浓度为0.05～0.5mol/L，腐蚀时间为30～3000s，反应温度为5～45℃。
进一步地，在形成凹坑绒面结构之后还包括：
分别用第一清洗液、第二清洗液、去离子水清洗上述层叠结构，去除金属颗粒；第一清洗液为质量百分比为27～69％的硝酸溶液，清洗时间为60～1200s，清洗温度为5～85℃；第二清洗液为质量百分比为1～10％的氢氟酸溶液，清洗时间为60～600s，清洗温度为5～45℃；
将上述层叠结构放入化学修正腐蚀液中进行微结构修正刻蚀；化学修正腐蚀液选自以下溶液中的一种：NaOH溶液、KOH溶液、四甲基氢氧化铵溶液、HNO3与HF的混合溶液；
当选自NaOH溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自KOH溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自四甲基氢氧化铵溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自HNO3与HF的混合溶液时，HF与HNO3的浓度分别为0.05～0.5mol/L、1～10mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～45℃。
本发明中无需通过去离子水在硅片层叠结构之间形成水膜，直接通过硅片表面的吸附力即可形成紧密吸附的层叠结构，工艺步骤更为简单，降低了工业中的生产成本。
优选地，参图5所示，本发明的制备方法在步骤S3后还可包括：
S4、对未形成绒面的硅片表面进行后处理工艺。
该步骤S4中对未形成绒面的硅片表面进行后处理工艺，该后处理工艺可以包括但不限于抛光工艺及刻蚀工艺，以去除未形成绒面的硅片表面因少量制绒液渗透造成的表面缺陷。
具体讲，在步骤S2中，不管是对单晶硅片进行碱制绒或者对多晶硅片进行酸制绒，少量制绒液均会渗透至两个硅片之间，尤其是硅片的侧面、以及硅片背面(定义硅片正面为具有绒面结构的一面，另一面为背面)外围，由于渗透的制绒液影响，会造成硅片侧面和背面具有一定的表面缺陷，进而该硅片表面形成的缺陷会影响其光电性能。
因此，本发明中在制绒后进行后处理工艺，采用抛光或者刻蚀的方式修复硅片侧面及背面的表面形貌，以提高硅片的光电性能。
具体地，抛光工艺与现有技术中的机械抛光效果基本相同，而刻蚀工艺包括两种：
一种是酸溶液刻蚀，将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮于含有HF/HNO3的混合酸性溶液中，进行硅片背面和侧面的腐蚀，其中，HF和HNO3的质量浓度分别为1％～10％和5％～50％，腐蚀时间为5s～500s，反应温度为5～50℃；
另一种是碱溶液刻蚀，将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮于含有NaOH或KOH或四甲基氢氧化铵中任意一种或多种的碱性溶液中，进行硅片背面和侧面的腐蚀，其中，NaOH或KOH或四甲基氢氧化铵的质量浓度为0.5％～5％，腐蚀时间为5s～500s，反应温度为25～100℃。
另外，在进行抛光工艺或刻蚀工艺后，还可以清洗硅片并进行干燥处理。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，包括如下步骤：
1、将大小为156.75mm×156.75mm，厚度180±10μm的P型多晶硅片，双面化学腐蚀或抛光，将50片上述抛光后硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入25片规格的制绒专用硅片花篮；
2、将硅片花篮直接放入酸性制绒液进行制绒工艺，其主要步骤包括：
1)、将硅片花篮投入到含0.0005mol/L AgNO3的HF溶液中，HF浓度为0.1mol/L，于室温条件下进行Ag附着反应30s；
2)、将上步完成后的硅片层叠结构放入HF与H2O2的混合溶液中，其浓度分别为3mol/L、0.1mol/L，于室温条件下反应300s；
3)、将上步完成后的硅片层叠结构放入质量百分比为69％硝酸溶液中清洗300s，清洗温度为20℃；
4)、将上步完成后的硅片层叠结构放入质量百分比为5％氢氟溶液中清洗200s，清洗温度为20℃；
5)、将上步完成后的硅片层叠结构放入0.05mol/L的KOH溶液中，于20℃条件下反应300s；
3、分离上述层叠结构，得到单面纳米凹坑绒面的硅片；
4、并将上述硅片清洗干净并干燥处理。
实施例2：
一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，包括如下步骤：
1、将大小为156.75mm×156.75mm，厚度180±10μm的P型单晶晶硅片，双面化学腐蚀或抛光，将50片上述抛光后硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入25片规格的制绒专用硅片花篮；
2、将硅片花篮直接放入碱性制绒液进行制绒工艺，其主要步骤包括：
将硅片花篮直接放入制绒液进行制绒工艺，其主要步骤包括：投入到含有单晶制绒添加剂的浓度为2％的KOH溶液中，于80℃条件下反应500s；
3、分离上述层叠结构，得到单面金字塔陷光结构绒面的硅片；
4、并将上述硅片清洗干净并干燥处理。
实施例3：
一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，包括如下步骤：
1、硅片为大小156.75mm×156.75mm，厚度180±10μm的P型多晶硅片，将50片上述硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入25片规格的制绒专用硅片花篮；
2、将硅片花篮直接放入酸性制绒液进行制绒工艺，其主要步骤包括：
1)、将硅片花篮投入到含0.0005mol/L AgNO3的HF溶液中，HF浓度为0.1mol/l，于室温条件下进行Ag附着反应30s；
2)、将上步完成后的硅片层叠结构放入HF与H2O2的混合溶液中，其浓度分别为3mol/L、0.1mol/L，于室温条件下反应300s；
3)、将上步完成后的硅片层叠结构放入质量百分比为69％硝酸溶液中清洗300s，清洗温度为20℃；
4)、将上步完成后的硅片层叠结构放入质量百分比为5％氢氟溶液中清洗200s，清洗温度为20℃；
5)、将上步完成后的硅片层叠结构放入0.05mol/L的KOH溶液中，于20℃条件下反应300s；
3、分离上述层叠结构，得到单面纳米凹坑绒面的硅片；
4、对未形成绒面的硅片表面(背面和侧面)进行刻蚀工艺，刻蚀工艺具体为：
将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮通过含有KOH的混合酸性溶液，确保仅背面和侧面被腐蚀。其中，KOH的质量浓度为2％，腐蚀时间为50s，反应温度为80℃；
5、并将上述硅片清洗干净并干燥处理。
实施例4：
一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，包括如下步骤：
1.硅片为大小156.75mm×156.75mm，厚度180±10μm的P型多晶硅片，将50片上述硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入25片规格的制绒专用硅片花篮；
2、将硅片花篮直接放入酸性制绒液进行制绒工艺，其主要步骤包括：
1)、将硅片花篮投入到含0.0005mol/L AgNO3的HF溶液中，HF浓度为0.1mol/L，于室温条件下进行Ag附着反应30s；
2)、将上步完成后的硅片层叠结构放入HF与H2O2的混合溶液中，其浓度分别为3mol/L、0.1mol/L，于室温条件下反应300s；
3)、将上步完成后的硅片层叠结构放入质量百分比为69％硝酸溶液中清洗300s，清洗温度为20℃；
4)、将上步完成后的硅片层叠结构放入质量百分比为5％氢氟溶液中清洗200s，清洗温度为20℃；
5)、将上步完成后的硅片层叠结构放入0.05mol/L的KOH溶液中，于20℃条件下反应300s；
3、分离上述层叠结构，得到单面纳米凹坑绒面的硅片；
4、对未形成绒面的硅片表面(背面和侧面)进行刻蚀工艺，刻蚀工艺具体为：
将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮通过含有HF和HNO3的混合酸性溶液，确保仅背面和侧面被腐蚀。其中，HF和HNO3的质量浓度分别为5％和40％，腐蚀时间为50s，反应温度为8℃；
5、并将上述硅片清洗干净并干燥处理。
实施例5：
一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，包括如下步骤：
1、硅片为大小156.75mm×156.75mm，厚度180±10μm的P型单晶硅片，将50片上述硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入25片规格的制绒专用硅片花篮；
2、将硅片花篮直接放入碱性制绒液进行制绒工艺，其主要步骤包括：
将硅片花篮投入到含有单晶制绒添加剂的浓度为2％的KOH溶液中，于80℃条件下反应500s；
3、分离上述层叠结构，得到单面金字塔陷光结构绒面的硅片；
4、对未形成绒面的硅片表面(背面和侧面)进行刻蚀工艺，刻蚀工艺具体为：
将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮通过含有KOH的混合酸性溶液，确保仅背面和侧面被腐蚀。其中，KOH的质量浓度为2％，腐蚀时间为50s，反应温度为80℃；
5、并将上述硅片清洗干净并干燥处理。
实施例6：
一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，包括如下步骤：
1、硅片为大小156.75mm×156.75mm，厚度180±10μm的P型单晶硅片，将50片上述硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入25片规格的制绒专用硅片花篮；
2、将硅片花篮直接放入碱性制绒液进行制绒工艺，其主要步骤包括：
将硅片花篮投入到含有单晶制绒添加剂的浓度为2％的KOH溶液中，于80℃条件下反应500s；
3、分离上述层叠结构，得到单面金字塔陷光结构绒面的硅片；
4、对未形成绒面的硅片表面(背面和侧面)进行刻蚀工艺，刻蚀工艺具体为：
将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮通过含有HF和HNO3的混合酸性溶液，确保仅背面和侧面被腐蚀。其中，HF和HNO3的质量浓度分别为8和40％，腐蚀时间为100s，反应温度为8℃；
5、并将上述硅片清洗干净并干燥处理。
上述各实施例中，均是直接采用两个硅片之间的表面吸附力形成硅片层叠结构，无需通过现有技术中的去离子水形成水膜，减少了工业中的工艺步骤，大大降低了工业中的生产成本。
其中，实施例1、2均为未包括后处理工艺的单面绒面制备方法，实施例3～6均为包括后处理工艺的单面绒面制备方法，其中，实施例1、3、4均为在多晶硅片一面形成纳米凹坑绒面，实施例2、5、6均为在单晶硅片一面形成金字塔陷光结构绒面。其中，图6a、6b分别为实施例1中多晶硅片正面和背面的形貌图，实施例2中硅片正面和背面的形貌图与图6a、6b类似；图7a、7b分别为实施例5中单晶硅片正面和背面的形貌图，实施例3、4、6中硅片正面和背面的形貌图与图7a、7b类似。
经过测试，实施例3、4与实施例1相比，多晶硅片表面的少子寿命提高50％左右，实施例5、6与实施例2相比，单晶硅片表面的少子寿命提高50％左右。可以发现，经过后处理工艺，在工艺步骤相当的情况下，本发明能够有效降低硅片背面的粗糙度，大幅度减少硅片背面的复合，从而提高了光电转换效率。
应当理解的是，上述实施例中后处理工艺均以刻蚀工艺为例进行说明，当然，在其他实施方式中也可以采用机械抛光方式代替刻蚀工艺修正硅片的背面及侧面，同样可以达到修正硅片背面和侧面表面形貌的目的，此处不再一一举例进行说明。
由以上技术方案可以看出，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
能够减少一半的化学品消耗，大幅减低了生产成本；同一花篮增加一倍的装片量，生产效率能提高一倍；
制备方法工艺简单，在外表面形成所需要的绒面，硅片与硅片相叠后能保护各自背面免受复杂的制绒工艺，经简单抛光处理的背面结构与现有工业化生产工艺(如PERC工艺)兼容性较好；
在工艺步骤相当的情况下，能够提高制绒后硅片表面的少子寿命，降低硅片背面的粗糙度，大幅度减少硅片背面的复合，从而提高了光电转换效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、将硅片两两相叠得到紧密吸附的层叠结构后插入硅片花篮中；
S2、将硅片花篮直接放入制绒液进行制绒工艺，在层叠结构的两面得到绒面；
S3、分离上述层叠结构，得到单面绒面的硅片；
S4、对未形成绒面的硅片表面进行后处理工艺，以去除未形成绒面的硅片表面因制绒液渗透造成的表面缺陷；
所述步骤S4中的后处理工艺为刻蚀工艺；
所述刻蚀工艺具体为：
将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮于含有HF/HNO3的混合酸性溶液中，进行硅片背面和侧面的腐蚀，其中，HF和HNO3的质量浓度分别为1％～10％和5％～50％，腐蚀时间为5s～500s，反应温度为5～50℃；
和/或，
将分离后的硅片具有绒面的一面向上，漂浮于含有NaOH或KOH或四甲基氢氧化铵中任意一种或多种的碱性溶液中，进行硅片背面和侧面的腐蚀，其中，NaOH或KOH或四甲基氢氧化铵的质量浓度为0.5％～5％，腐蚀时间为5s～500s，反应温度为25～100℃。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，其特征在于，所述硅片为单晶硅片、多晶硅片、或类单晶硅片，硅片的初始表面为原始线切割后表面或去损伤后表面或抛光后表面。
3.根据权利要求2所述的晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，其特征在于，所述硅片为单晶硅片或类单晶硅片时，制绒液为碱性制绒液，形成的绒面为金字塔陷光结构。
4.根据权利要求3所述的晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的制绒工艺包括：
将硅片花篮放入碱性化学腐蚀液中腐蚀层叠结构表面，形成金字塔陷光结构，所述碱性化学腐蚀液为含有NaOH或KOH的碱性溶液，NaOH或KOH的质量浓度为0.5％～5％，腐蚀时间为150s～1500s，反应温度为50～100℃。
5.根据权利要求2所述的晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，其特征在于，所述硅片为多晶硅片或类单晶硅片时，制绒液为酸性制绒液，形成的绒面为凹坑绒面结构。
6.根据权利要求5所述的晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的制绒工艺包括：
将硅片花篮放入含有金属离子的溶液中浸泡，使层叠结构表面附着一层金属纳米颗粒，所述金属离子选自金离子、银离子和铜离子中的一种；
用酸性化学腐蚀液腐蚀层叠结构表面，形成凹坑绒面结构，所述酸性化学腐蚀液选自以下混合溶液中的一种：HF与H2O2的混合溶液、HF与HNO3的混合溶液、HF与H2CrO4的混合溶液；其中，HF的浓度为1～15mol/L，H2O2、HNO3或H2CrO4的浓度为0.05～0.5mol/L，腐蚀时间为30～3000s，反应温度为5～45℃。
7.根据权利要求6所述的晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的制绒工艺在形成凹坑绒面结构之后还包括：
分别用第一清洗液、第二清洗液、去离子水清洗上述层叠结构，去除金属颗粒；所述第一清洗液为质量百分比为27～69％的硝酸溶液或质量百分比为0.01～10％和0.01％～10％的双氧水和氨水混合溶液，清洗时间为60～1200s，清洗温度为5～85℃；所述第二清洗液为质量百分比为1～10％的氢氟酸溶液，清洗时间为60～600s，清洗温度为5～45℃；
将上述层叠结构放入化学修正腐蚀液中进行微结构修正刻蚀；所述化学修正腐蚀液选自以下溶液中的一种：NaOH溶液、KOH溶液、四甲基氢氧化铵溶液、HNO3与HF的混合溶液；
当选自NaOH溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自KOH溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自四甲基氢氧化铵溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～85℃；
当选自HNO3与HF的混合溶液时，HF与HNO3的浓度分别为0.05～0.5mol/L、1～10mol/L，反应时间为10～1000s，反应温度为5～45℃。
8.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S4后中后处理工艺还包括：
清洗硅片并进行干燥处理。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711118849.9A CN107910386B (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 |
| PCT/CN2018/115032 WO2019091475A1 (zh) | 2017-11-13 | 2018-11-12 | 晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711118849.9A CN107910386B (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107910386A CN107910386A (zh) | 2018-04-13 |
| CN107910386B true CN107910386B (zh) | 2020-08-11 |
Family
ID=61844014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711118849.9A Active CN107910386B (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107910386B (zh) |
| WO (1) | WO2019091475A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107910386B (zh) * | 2017-11-13 | 2020-08-11 | 嘉兴尚能光伏材料科技有限公司 | 晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 |
| CN108549003A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-18 | 江苏鑫华半导体材料科技有限公司 | 一种适用于高频光电导衰减法测量半导体级单晶硅少子寿命的预处理方法 |
| CN108400182A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-08-14 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 硅片单面制备纳米绒面的设备及太阳能电池片的生产设备 |
| CN108807569B (zh) * | 2018-06-20 | 2020-02-14 | 通威太阳能（合肥）有限公司 | 一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法 |
| CN109487340A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-19 | 江苏辉伦太阳能科技有限公司 | 兼容单/多晶黑硅的湿法背抛光装置及湿法背抛光方法 |
| CN109860083B (zh) * | 2019-02-21 | 2021-08-24 | 中国科学院物理研究所 | 用于晶硅制绒的链式设备及单面倒金字塔制绒的制备方法 |
| CN113394305A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-09-14 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种晶硅电池单面制绒方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101593790A (zh) * | 2008-05-30 | 2009-12-02 | 上海太阳能科技有限公司 | 硅电池片的制绒方法 |
| CN103681974A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-03-26 | 常州时创能源科技有限公司 | 双槽式多晶硅片制绒方法 |
| CN105006496A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-10-28 | 苏州旦能光伏科技有限公司 | 晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法 |
| CN105006444A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-28 | 陈�光 | 一种高效晶硅太阳能电池片的生产工艺 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185011A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-09-14 | 江阴浚鑫科技有限公司 | 太阳能电池片的制绒方法 |
| CN104037257B (zh) * | 2013-03-08 | 2016-12-28 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 太阳能电池及其制造方法、单面抛光设备 |
| CN107910386B (zh) * | 2017-11-13 | 2020-08-11 | 嘉兴尚能光伏材料科技有限公司 | 晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 |
-
2017
- 2017-11-13 CN CN201711118849.9A patent/CN107910386B/zh active Active
-
2018
- 2018-11-12 WO PCT/CN2018/115032 patent/WO2019091475A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101593790A (zh) * | 2008-05-30 | 2009-12-02 | 上海太阳能科技有限公司 | 硅电池片的制绒方法 |
| CN103681974A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-03-26 | 常州时创能源科技有限公司 | 双槽式多晶硅片制绒方法 |
| CN105006444A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-28 | 陈�光 | 一种高效晶硅太阳能电池片的生产工艺 |
| CN105006496A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-10-28 | 苏州旦能光伏科技有限公司 | 晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019091475A1 (zh) | 2019-05-16 |
| CN107910386A (zh) | 2018-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107910386B (zh) | 晶体硅太阳电池的单面绒面制备方法 | |
| CN104576830B (zh) | 一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理液、制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用 | |
| JP6553731B2 (ja) | Ｎ型両面電池のウェットエッチング方法 | |
| CN105006496B (zh) | 晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法 | |
| CN108179478A (zh) | 金属催化化学腐蚀法单面制备多晶黑硅绒面的方法 | |
| CN111900214B (zh) | 去除多晶硅绕镀的方法、太阳能电池及其制备方法 | |
| TW201801338A (zh) | 一種晶體矽太陽能電池絨面結構的製備方法 | |
| CN102181935B (zh) | 一种制作单晶硅绒面的方法及腐蚀液 | |
| CN103219428A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池的绒面结构及其制备方法 | |
| CN111029437B (zh) | 一种小片电池的制备方法 | |
| CN104900509A (zh) | 金刚石线切割硅片的表面处理方法及制绒方法 | |
| CN104505437B (zh) | 一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理液、制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用 | |
| CN101872806A (zh) | 太阳电池硅片的制绒方法及制造太阳电池的方法 | |
| CN103339738A (zh) | 太阳能电池用基板的制造方法和太阳能电池 | |
| CN113410319A (zh) | 一种常温制绒方法、及其制绒而成的硅片、太阳能电池片及其制备方法 | |
| CN103668466A (zh) | 一种多晶硅片制绒液及制绒方法 | |
| CN104966762A (zh) | 晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法 | |
| CN113964241A (zh) | N型单晶硅双面太阳电池及其制备方法 | |
| Sreejith et al. | An additive-free non-metallic energy efficient industrial texturization process for diamond wire sawn multicrystalline silicon wafers | |
| CN104480532B (zh) | 一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用 | |
| CN109285898A (zh) | 一种黑硅绒面结构的制备方法 | |
| US8986559B2 (en) | Compositions and methods for texturing polycrystalline silicon wafers | |
| CN107316917A (zh) | 一种制备低反射率的单晶硅绒面结构的方法 | |
| CN105826410A (zh) | 一种消除金刚线切割痕迹的多晶硅制绒方法 | |
| CN204167329U (zh) | 冶金多晶硅太阳能电池片及太阳能电池板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |