CN108447942B - 多晶黑硅perc电池的抛光制绒工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，在链式设备中对多晶硅片进行先双面抛光再单面黑硅制绒。本发明能在制绒阶段制备出一面具有黑硅绒面、另一面具有抛光面的多晶硅片，使后续PERC结构的制备可直接在抛光面上进行，可省去制绒后的抛光步骤，省下制绒后的抛光设备和耗材，且增加产能。
Description
技术领域
本发明涉及多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺。
背景技术
多晶黑硅PERC电池是结合湿法黑硅技术和PERC电池技术的新兴产物，其以金刚线切割的多晶硅片为基础，正面是低反射率的亚微米级绒面（黑硅绒面），背面采用AlOx/SiNx叠层钝化，形成PERC电池结构。低反射率的亚微米级绒面使得多晶电池具有明显的短路电流增益。背面PERC结构一方面提高了背面长波段的光谱响应，同时背面的背反射改善了长波段太阳光的利用次数。这种高效电池结构保证了优越的短路电流、开路电压和填充因子，最终获得了高转换效率。
湿法黑硅技术和PERC电池技术是两种各自独立的技术。目前，多晶黑硅PERC电池的制备，都是先进行采用金属离子催化的湿法化学制绒，在硅片正面形成黑硅绒面，再对硅片背面进行抛光，并在硅片背面制备PERC结构。如果能在制绒阶段就实现硅片正面黑硅背面抛光的效果，则后续PERC结构的制备可直接在抛光面上进行，可省去制绒后的抛光步骤，省下制绒后的抛光设备和耗材，且增加产能。故如何在制绒阶段就制备出一面具有黑硅绒面、另一面具有抛光面的多晶硅片，是值得研究的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，其能在制绒阶段制备出一面具有黑硅绒面、另一面具有抛光面的多晶硅片，使后续PERC结构的制备可直接在抛光面上进行，可省去制绒后的抛光步骤，省下制绒后的抛光设备和耗材，且增加产能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，在链式设备中对多晶硅片进行先双面抛光再单面黑硅制绒；
所述链式设备包括用于实施双面抛光的抛光槽，抛光槽内储有抛光液，多晶硅片以浸没方式通过抛光槽，完成双面抛光，在多晶硅片的顶面和底面分别形成抛光面；
所述单面黑硅制绒为采用金属离子催化的湿法化学制绒，且通过控制多晶硅片单面附着金属离子来实施多晶硅片的单面黑硅制绒；
所述链式设备包括用于实施多晶硅片单面附着金属离子的金属离子溶液储槽，金属离子溶液储槽内储有金属离子溶液，金属离子溶液储槽内还设有承载多晶硅片的滚轮，双面抛光的多晶硅片以滚轮带液方式通过金属离子溶液储槽，完成多晶硅片单面附着金属离子，即多晶硅片底面附着金属离子；
所述滚轮带液方式，即通过控制金属离子溶液储槽内金属离子溶液的液面，使液面低于滚轮所承载的多晶硅片，且滚轮部分浸入金属离子溶液，通过滚轮转动携带金属离子溶液，使金属离子溶液只接触多晶硅片的底面，而不接触多晶硅片的顶面；
底面附着金属离子的多晶硅片完成单面黑硅制绒后，多晶硅片的顶面仍为抛光面，多晶硅片的底面形成黑硅绒面。
优选的，所述金属离子溶液中的金属离子为银离子，且金属离子溶液中配入了沉银辅助剂；
按重量百分比计，沉银辅助剂由以下组分组成：柠檬酸0.5%～3.0%，丁二醇0.5%～3.0%，羟乙基纤维素0.15%～0.8%，酒石酸0.5%～2.0%，聚乙二醇0.5%～1.0%，余量为去离子水。
优选的，按重量百分比计，沉银辅助剂由以下组分组成：柠檬酸1.0%～2.0%，丁二醇1.0%～1.5%，羟乙基纤维素0.4%～0.6%，酒石酸1.0%～2.0%，聚乙二醇0.5%～0.8%，余量为去离子水。
优选的，所述金属离子溶液中沉银辅助剂的重量百分含量为0.2%～0.5%。
优选的，按重量百分比计，金属离子溶液由以下组分组成：氢氟酸2%～8%,硝酸银1～50PPM，沉银辅助剂0.2%～0.8%，余量为去离子水。
优选的，按重量百分比计，抛光液由以下组分组成：氢氧化钠或氢氧化钾5%～10%，抛光辅助剂0.3%～1.0%，余量为去离子水。
优选的，按重量百分比计，抛光辅助剂由以下组分组成：苯甲酸钠1.0%～3.0%，乙酸钠1.0%～2.0%，丙三醇0.5%～2.0%，聚乙二醇0.2%～1.0%，硅酸钠5.0%～10.0%，余量为去离子水。
优选的，上述多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，包括在链式设备中依次进行的如下步骤：
1）多晶硅片浸没抛光液，在多晶硅片的顶面和底面分别形成抛光面；
2）第一次水洗，洗去多晶硅片上的抛光液；
3）多晶硅片以滚轮带液的方式附着金属离子溶液，使多晶硅片底面附着金属离子；
4）多晶硅片浸没挖孔液，使多晶硅片底面形成纳米孔洞；
5）第二次水洗，洗去多晶硅片上的挖孔液；
6）多晶硅片浸没金属离子脱除液，脱除多晶硅片上的金属离子；
7）第三次水洗，洗去多晶硅片上的金属离子脱除液；
8）多晶硅片浸没扩孔液，使多晶硅片底面形成微纳孔洞，即在多晶硅片底面形成黑硅绒面；
9）第四次水洗，洗去多晶硅片上的扩孔液；
10）多晶硅片浸没碱溶液进行碱洗，去除硅片表面残留的多孔硅；
11）第五次水洗，洗去多晶硅片上的碱溶液；
12）多晶硅片浸没酸溶液进行酸洗，去除硅片表面的金属离子；
13）第六次水洗，洗去多晶硅片上的酸溶液；
14）烘干。
优选的，
按重量百分比计，挖孔液由以下组分组成：氢氟酸10%～30%，双氧水2%～10%，挖孔辅助剂0.5%～1.0%，余量为去离子水；
按重量百分比计，金属离子脱除液由以下组分组成：氨水2%～5%，双氧水3%～8%，余量为去离子水；
按重量百分比计，扩孔液由以下组分组成：氢氟酸10%～20%，硝酸15%～30%，余量为去离子水。
优选的，
按重量百分比计，碱溶液由以下组分组成：氢氧化钾或氢氧化钠3%～8%,双氧水4%～10%，余量为去离子水；
按重量百分比计，酸溶液由以下组分组成：氢氟酸10%～20%，盐酸10%～20%，余量为去离子水。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，其能在制绒阶段制备出一面具有黑硅绒面、另一面具有抛光面的多晶硅片，使后续PERC结构的制备可直接在抛光面上进行，可省去制绒后的抛光步骤，省下制绒后的抛光设备和耗材，且增加产能。
在金属离子溶液储槽中实施多晶硅片单面附着金属离子的过程中，滚轮会搅动储槽中的金属离子溶液，容易使储槽中的金属离子分布不均匀，且金属离子附着在多晶硅片底面后，容易再次被滚轮带走，这些情况都会使多晶硅片底面附着的金属离子分布不均匀，进而影响制绒效果。本发明在金属离子溶液中配入沉银辅助剂，沉银辅助剂可使储槽中的金属离子分布均匀，且使附着在多晶硅片底面的金属离子不易被滚轮带走，保证多晶硅片底面附着的金属离子分布均匀，进而提高制绒效果。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
一种多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，在链式设备中对多晶硅片进行先双面抛光再单面黑硅制绒；
所述链式设备包括用于实施双面抛光的抛光槽，抛光槽内储有抛光液，多晶硅片以浸没方式通过抛光槽，完成双面抛光，在多晶硅片的顶面和底面分别形成抛光面；
所述单面黑硅制绒为采用金属离子催化的湿法化学制绒，且通过控制多晶硅片单面附着金属离子来实施多晶硅片的单面黑硅制绒；
所述链式设备包括用于实施多晶硅片单面附着金属离子的金属离子溶液储槽，金属离子溶液储槽内储有金属离子溶液，金属离子溶液中的金属离子为银离子，且金属离子溶液中配入了沉银辅助剂；金属离子溶液储槽内还设有承载多晶硅片的滚轮，双面抛光的多晶硅片以滚轮带液方式通过金属离子溶液储槽，完成多晶硅片单面附着金属离子，即多晶硅片底面附着金属离子；
所述滚轮带液方式，即通过控制金属离子溶液储槽内金属离子溶液的液面，使液面低于滚轮所承载的多晶硅片，且滚轮部分浸入金属离子溶液，通过滚轮转动携带金属离子溶液，使金属离子溶液只接触多晶硅片的底面，而不接触多晶硅片的顶面；
底面附着金属离子的多晶硅片完成单面黑硅制绒后，多晶硅片的顶面仍为抛光面，多晶硅片的底面形成黑硅绒面。
更具体的，上述多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，包括在链式设备中依次进行的如下步骤：
1）多晶硅片浸没抛光液，在多晶硅片的顶面和底面分别形成抛光面；
按重量百分比计，抛光液由以下组分组成：氢氧化钠或氢氧化钾5%～10%，抛光辅助剂0.3%～1.0%，余量为去离子水；
按重量百分比计，抛光辅助剂由以下组分组成：苯甲酸钠1.0%～3.0%，乙酸钠1.0%～2.0%，丙三醇0.5%～2.0%，聚乙二醇0.2%～1.0%，硅酸钠5.0%～10.0%，余量为去离子水；
2）第一次水洗，洗去多晶硅片上的抛光液；
3）多晶硅片以滚轮带液的方式附着金属离子溶液，使多晶硅片底面附着金属离子；
按重量百分比计，金属离子溶液由以下组分组成：氢氟酸2%～8%,硝酸银1～50PPM，沉银辅助剂0.2%～0.8%，余量为去离子水；
按重量百分比计，沉银辅助剂由以下组分组成：柠檬酸0.5%～3.0%，丁二醇0.5%～3.0%，羟乙基纤维素0.15%～0.8%，酒石酸0.5%～2.0%，聚乙二醇0.5%～1.0%，余量为去离子水；
（优选的，按重量百分比计，沉银辅助剂由以下组分组成：柠檬酸1.0%～2.0%，丁二醇1.0%～1.5%，羟乙基纤维素0.4%～0.6%，酒石酸1.0%～2.0%，聚乙二醇0.5%～0.8%，余量为去离子水；）
4）多晶硅片浸没挖孔液，使多晶硅片底面形成纳米孔洞；
按重量百分比计，挖孔液由以下组分组成：氢氟酸10%～30%，双氧水2%～10%，挖孔辅助剂0.5%～1.0%，余量为去离子水；
5）第二次水洗，洗去多晶硅片上的挖孔液；
6）多晶硅片浸没金属离子脱除液，脱除多晶硅片上的金属离子；
按重量百分比计，金属离子脱除液由以下组分组成：氨水2%～5%，双氧水3%～8%，余量为去离子水；
7）第三次水洗，洗去多晶硅片上的金属离子脱除液；
8）多晶硅片浸没扩孔液，使多晶硅片底面形成微纳孔洞，即在多晶硅片底面形成黑硅绒面；
按重量百分比计，扩孔液由以下组分组成：氢氟酸10%～20%，硝酸15%～30%，余量为去离子水；
9）第四次水洗，洗去多晶硅片上的扩孔液；
10）多晶硅片浸没碱溶液进行碱洗，去除硅片表面残留的多孔硅；
按重量百分比计，碱溶液由以下组分组成：氢氧化钾或氢氧化钠3%～8%,双氧水4%～10%，余量为去离子水；
11）第五次水洗，洗去多晶硅片上的碱溶液；
12）多晶硅片浸没酸溶液进行酸洗，去除硅片表面的金属离子；
按重量百分比计，酸溶液由以下组分组成：氢氟酸10%～20%，盐酸10%～20%，余量为去离子水；
13）第六次水洗，洗去多晶硅片上的酸溶液；
14）烘干。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，其特征在于，在链式设备中对多晶硅片进行先双面抛光再单面黑硅制绒；
所述链式设备包括用于实施双面抛光的抛光槽，抛光槽内储有抛光液，多晶硅片以浸没方式通过抛光槽，完成双面抛光，在多晶硅片的顶面和底面分别形成抛光面；
所述单面黑硅制绒为采用金属离子催化的湿法化学制绒，且通过控制多晶硅片单面附着金属离子来实施多晶硅片的单面黑硅制绒；
所述链式设备包括用于实施多晶硅片单面附着金属离子的金属离子溶液储槽，金属离子溶液储槽内储有金属离子溶液，金属离子溶液储槽内还设有承载多晶硅片的滚轮，双面抛光的多晶硅片以滚轮带液方式通过金属离子溶液储槽，完成多晶硅片单面附着金属离子，即多晶硅片底面附着金属离子；
底面附着金属离子的多晶硅片完成单面黑硅制绒后，多晶硅片的顶面仍为抛光面，多晶硅片的底面形成黑硅绒面；
具体的，包括在链式设备中依次进行的如下步骤：
1）多晶硅片浸没抛光液，在多晶硅片的顶面和底面分别形成抛光面；
按重量百分比计，抛光液由以下组分组成：氢氧化钠或氢氧化钾5%～10%，抛光辅助剂0.3%～1.0%，余量为去离子水；
按重量百分比计，抛光辅助剂由以下组分组成：苯甲酸钠1.0%～3.0%，乙酸钠1.0%～2.0%，丙三醇0.5%～2.0%，聚乙二醇0.2%～1.0%，硅酸钠5.0%～10.0%，余量为去离子水；
2）第一次水洗，洗去多晶硅片上的抛光液；
3）多晶硅片以滚轮带液的方式附着金属离子溶液，使多晶硅片底面附着金属离子；
按重量百分比计，金属离子溶液由以下组分组成：氢氟酸2%～8%,硝酸银1～50PPM，沉银辅助剂0.2%～0.8%，余量为去离子水；
按重量百分比计，沉银辅助剂由以下组分组成：柠檬酸0.5%～3.0%，丁二醇0.5%～3.0%，羟乙基纤维素0.15%～0.8%，酒石酸0.5%～2.0%，聚乙二醇0.5%～1.0%，余量为去离子水；
4）多晶硅片浸没挖孔液，使多晶硅片底面形成纳米孔洞；
按重量百分比计，挖孔液由以下组分组成：氢氟酸10%～30%，双氧水2%～10%，挖孔辅助剂0.5%～1.0%，余量为去离子水；
5）第二次水洗，洗去多晶硅片上的挖孔液；
6）多晶硅片浸没金属离子脱除液，脱除多晶硅片上的金属离子；
按重量百分比计，金属离子脱除液由以下组分组成：氨水2%～5%，双氧水3%～8%，余量为去离子水；
7）第三次水洗，洗去多晶硅片上的金属离子脱除液；
8）多晶硅片浸没扩孔液，使多晶硅片底面形成微纳孔洞，即在多晶硅片底面形成黑硅绒面；
按重量百分比计，扩孔液由以下组分组成：氢氟酸10%～20%，硝酸15%～30%，余量为去离子水；
9）第四次水洗，洗去多晶硅片上的扩孔液；
10）多晶硅片浸没碱溶液进行碱洗，去除硅片表面残留的多孔硅；
按重量百分比计，碱溶液由以下组分组成：氢氧化钾或氢氧化钠3%～8%,双氧水4%～10%，余量为去离子水；
11）第五次水洗，洗去多晶硅片上的碱溶液；
12）多晶硅片浸没酸溶液进行酸洗，去除硅片表面的金属离子；
按重量百分比计，酸溶液由以下组分组成：氢氟酸10%～20%，盐酸10%～20%，余量为去离子水；
13）第六次水洗，洗去多晶硅片上的酸溶液；
14）烘干。
2.根据权利要求1所述的多晶黑硅PERC电池的抛光制绒工艺，其特征在于，按重量百分比计，沉银辅助剂由以下组分组成：柠檬酸1.0%～2.0%，丁二醇1.0%～1.5%，羟乙基纤维素0.4%～0.6%，酒石酸1.0%～2.0%，聚乙二醇0.5%～0.8%，余量为去离子水。
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