CN108004598A - 一种晶体硅边缘刻蚀添加剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅边缘刻蚀添加剂及其使用方法，属于太阳能电池生产技术领域，是指在常规双面晶硅太阳能电池片制备过程中，对硅片进行刻蚀是为了提高太阳能电池片的性能和效率，需要去除边缘PN结使得硅片的上下表面相互绝缘，从而提高太阳能电池的转换效率。一种晶体硅边缘刻蚀添加剂，包括以下成分：棕榈酸、甘油、硬脂酸、尿素和去离子水。本发明的优点在于可以不破坏背面绒面结构从而大幅度提升了电池背面的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产技术领域，具体为一种晶体硅边缘刻蚀添加剂及其使用方法。
背景技术
在常规晶硅太阳能电池片制备过程中，需要去除硅片边缘PN结，以消除电流通过硅片边缘漏电的途径，提高电池的并联电阻，保证电池的转换效率。目前，工业化晶体硅电池片的生产步骤中主要使用湿法刻蚀的工艺去除硅片边缘的PN结。具体来说，是通过将扩散制结后的硅片漂浮通过刻蚀液，通过化学腐蚀的方式将硅片边缘的PN结刻蚀掉。常用的刻蚀液通常是采用硝酸、氢氟酸、硫酸。这种方法生产成本较高，刻蚀设备的成本也高，另外，由于刻蚀液包含大量的硝酸，废水处理时除氮要求高，因此废水处理成本也很高。
常规晶硅太阳能电池的背面全部用于制备电极，而不会用于发电。近年来，由于双面电池将电池背面也用于吸收散射阳光，从而提高电池的发电效率，因此得到了广泛的关注并已经开始工业化量产。在双面电池的制备过程中，边缘PN结的刻蚀仍然通过上述的酸法刻蚀工艺进行处理，在处理过程中，硅片背面因为同样接触刻蚀液，因此，硅片背面的绒面结构会遭到破坏，大幅度降低了双面电池背面对光的吸收，从而降低了电池背面的转换效率。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶体硅边缘刻蚀添加剂及其使用方法，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：一种晶体硅边缘刻蚀添加剂，其特征在于，包括以下成分：
棕榈酸、甘油、硬脂酸、尿素和去离子水。
优选的，成分的质量百分比如下：
优选的，选取适量的晶体硅边缘刻蚀添加剂，在晶体硅边缘刻蚀添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成蚀刻液。
优选的，所述碱性溶液为浓度1％-3％的氢氧化钠溶液，所述晶体硅边缘刻蚀添加剂与碱性溶液的体积百分比为0.5-3:100。
优选的，所述蚀刻液的温度为65℃-85℃。
优选的，单晶硅在刻蚀液中的刻蚀时间为300s-600s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出一种晶体硅边缘刻蚀添加剂，该添加剂首先能够阻止碱对硅片正面氧化硅的腐蚀，从而保护硅片正面的PN结。刻蚀过程中，该添加剂能够在腐蚀硅片边缘及背面的PN结的同时，在硅片背面形成绒面结构，从而降低硅片背面的反射率，增加对光的吸收，大幅度提升双面电池的背面转换效率。该添加剂在应用于晶体硅片刻蚀时，不再使用传统工艺中的硝酸、氢氟酸、硫酸，可以获得相同的边缘刻蚀效果，生产过程中无挥发，后续添加量很小，能够大幅度降低生产成本，降低废水处理成本，降低设备成本，消除了使用硝酸、氢氟酸、硫酸带来的对员工的危害。
附图说明
图1为实施例1中制得的单晶硅绒面的扫描电子显微镜图像；
图2为实施例1中制得到单晶硅绒面的反射率曲线。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供以下几种种技术方案：
实施例1
配制晶体硅边缘刻蚀添加剂，将1g棕榈酸，25ml甘油，0.5g硬脂酸，3g尿素，溶解到1L去离子水中，得到晶体硅边缘刻蚀添加剂。将3L氢氧化钠溶液，1L晶体硅边缘刻蚀添加剂加入到160L去离子水中，得到边缘刻蚀液。将边缘刻蚀液升温到70℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀，刻蚀时间为500s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。边缘PN结被去除干净。
实施例2
配制晶体硅边缘刻蚀添加剂，将2.5g棕榈酸，50ml甘油，1g硬脂酸，5g尿素，溶解到1.5L去离子水中，得到晶体硅边缘刻蚀添加剂。将4L氢氧化钠溶液，1.5L晶体硅边缘刻蚀添加剂加入到160L去离子水中，得到边缘刻蚀液。将边缘刻蚀液升温到75℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀，刻蚀时间为420s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。边缘PN结被去除干净。
实施例3
配制晶体硅边缘刻蚀添加剂，将1.5g棕榈酸，30ml甘油，1.5g硬脂酸，3g尿素溶解到2L去离子水中，得到晶体硅边缘刻蚀添加剂。将4L氢氧化钠溶液，2L晶体硅边缘刻蚀添加剂加入到160L去离子水中，得到边缘刻蚀液。将边缘刻蚀液升温到80℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀，刻蚀时间为300s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。边缘PN结被去除干净。
实施例4
配制晶体硅边缘刻蚀添加剂，将1g棕榈酸，50ml甘油，2g硬脂酸，5g尿素溶解到1.3L去离子水中，得到晶体硅边缘刻蚀添加剂。将3.5L氢氧化钠溶液，1.3L晶体硅边缘刻蚀添加剂加入到160L去离子水中，得到边缘刻蚀液。将边缘刻蚀液升温到67℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀，刻蚀时间为480s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。边缘PN结被去除干净。
实施例5
在实施例1的基础上，改氢氧化钠溶液为3.5L。
实施例6
在实施例1的基础上，改边缘刻蚀时间为420s。
实施例7
在实施例1的基础上，改边缘刻蚀液温度为80℃。
实施例8
在实施例2的基础上，改氢氧化钠溶液为6L。
实施例9
在实施例2的基础上，改边缘刻蚀时间为600s。
实施例10
在实施例2的基础上，改边缘刻蚀温度为65℃。
实施例11
在实施例3的基础上，改氢氧化钠溶液为6.5L。
实施例12
在实施例3的基础上，改边缘刻蚀温度为70℃。
实施例13
在实施例3的基础上，改边缘刻蚀时间为550s。
实施例14
在实施例4的基础上，改氢氧化钠溶液为7L。
实施例15
在实施例4的基础上，改边缘刻蚀温度为85℃。
设计性能测试
将上述实施例1-15中制得的单晶硅片进行反射率和腐蚀厚度测试，测试方法如下：
反射率在型号为Raditech D8的标准8度绒面积分式反射率量测仪上测试；
刻蚀前先用天平称一下硅片，刻蚀后再称一下硅片，得到减重量,然后用减重量除以原重量，乘以原厚度，得到腐蚀厚度；
测试结果见下表
综上所述，本发明的边缘刻蚀添加剂原料用量少，工艺简单，同时不破坏背面绒面结构大幅度提升了电池背面的转换效率。
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)
1.一种晶体硅边缘刻蚀添加剂，其特征在于，包括以下成分：棕榈酸、甘油、硬脂酸、尿素和去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种晶体硅边缘刻蚀添加剂，其特征在于，成分的质量百分比如下：
3.根据权利要求1-2所述的一种晶体硅边缘刻蚀添加剂的使用方法，其特征在于：选取适量的晶体硅边缘刻蚀添加剂，在晶体硅边缘刻蚀添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成蚀刻液。
4.根据权利要求3所述的一种晶体硅边缘刻蚀添加剂的使用方法，其特征在于：所述碱性溶液为浓度1％-3％的氢氧化钠溶液，所述晶体硅边缘刻蚀添加剂与碱性溶液的体积百分比为0.5-3:100。
5.根据权利要求3所述的一种晶体硅边缘刻蚀添加剂的使用方法，其特征在于：所述蚀刻液的温度为65℃-85℃。
6.根据权利要求3所述的一种晶体硅边缘刻蚀添加剂的使用方法，其特征在于：单晶硅在刻蚀液中的刻蚀时间为300s-600s。
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