CN108807569B - 一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法 - Google Patents

一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法，包括以下步骤：S1、碱制绒：形成反射率为15‑17％的金字塔绒面，且金字塔尺寸为5‑10μm；S2、酸洗一：采用HNO3溶液进行酸洗，所述HNO3溶液浓度为0.5‑1％，温度控制为常温，酸洗时间为60‑100s；S3、银离子辅助制绒：形成直径为80‑130nm、深度为150‑200nm的纳米坑洞。本发明将常规单晶碱制绒与常规黑硅的银离子辅助制绒相结合，对单晶硅表面进行制绒，形成微米‑纳米复合结构绒面，在保证较低的反射率的同时，具有较低的比表面积，减小表面复合，进一步提高电池的转换效率，实用性很强，非常值得推广。

Description

一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法
技术领域
本发明涉及单晶硅制绒技术领域，具体为一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法。
背景技术
现有的单晶制绒方法，在获得较低的反射率(即较高的光吸收率)的同时，使得硅片的比表面积较大，增大了少数载流子的表面复合，限制了效率的进一步提升。
黑硅技术是目前多晶产品上使用的主流提效技术之一，其在单晶产品上的应用也是可以预见的，目前产线针对单晶还较多的使用碱制绒形成金字塔结构的绒面，其低反射率下的高比表面积限制了制绒效果的进一步提升。
常规的多晶黑硅制绒工艺的步骤如说明书附图1所示，经过该制绒工艺步骤之后，可以在黑硅表面形成了如说明书附图3所示的绒面结构；常规的单晶硅制绒工艺的步骤如说明书附图2所示，经过该制绒工艺步骤之后，可以在单晶硅表面形成了如说明书附图4所示的绒面结构，上述的两种绒面结构，反射率仍然较高，使得光的吸收率无法实现提升，极大的降低了单晶硅电池片的光电转换效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法，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：
一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、碱制绒：采用碱制绒溶液对单晶电池片进行制绒，所述碱制绒溶液为NaOH、添加剂以及DIW的混合溶液，其中，NaOH浓度为7-9％，添加剂浓度为0.5-1％，温度控制为83-87℃，反应时间为12-15min，形成反射率为15-17％的金字塔绒面，且金字塔尺寸为5-10μm；
S2、酸洗一：采用HNO3溶液进行酸洗，所述HNO3溶液浓度为0.5-1％，温度控制为常温，酸洗时间为60-100s；
S3、银离子辅助制绒：采用辅助制绒溶液对单晶电池片进行制绒，所述辅助制绒液为HF、H2O2、含银添加剂以及DIW的混合溶液，其中，HF浓度为4-5％，H2O2浓度为25-30％，银离子含量为0.006-0.01mol/L，温度控制为33-37℃，反应时间为150-250s，形成直径为80-130nm、深度为150-200nm的纳米坑洞；
S4、脱银：采用脱银溶液进行脱银，所述脱银溶液为NH4OH、H2O2以及DIW的混合溶液，其中，NH4OH浓度为0.3-0.5％，H2O2浓度为3-5％，温度控制为常温，反应时间为100-150s；
S5、酸洗二：采用HF和HCl的混合溶液进行酸洗，其中，HF和HCl的浓度均在5-8％，温度控制为常温，反应时间为100-150s，使得单晶电池片的反射率控制在3-5％；
S6、烘干：将电池片进行烘干处理。
优选的，步骤S1至步骤S5的每一步完成后，均对单晶电池片进行一次DIW清洗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将常规单晶碱制绒与常规黑硅的银离子辅助制绒相结合，对单晶硅表面织构化，形成微米-纳米复合结构绒面，复合结构绒面在相同的比表面积下具有更高的光吸收率，而且此复合绒面结构可以适用于多种高效单晶硅电池表面，如PERC、IBC电池。
本发明先对单晶硅表面先进行了第一次碱制绒，制备出微米级的大金字塔结构，在此基础上进行第二次银离子辅助制绒，制备出纳米级坑状结构，形成微米-纳米复合结构，在保证较低的反射率的同时，具有较低的比表面积，减小表面复合，进一步提高光吸收率，从而提高电池的转换效率，实用性很强，非常值得推广。
附图说明
图1为现有技术中常规多晶黑硅制绒工艺步骤示意图；
图2为现有技术中常规单晶硅制绒工艺步骤示意图；
图3为常规的多晶黑硅制绒的绒面结构示意图；
图4为常规的单晶硅制绒的绒面结构示意图；
图5为本发明的单晶制绒工艺步骤示意图；
图6为本发明的制绒工艺的微米纳米复合结构绒面结构示意图。
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1-6，本发明提供一种技术方案：
实施例一：
一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法，如说明书附图5所示，包括以下步骤：
S1、碱制绒：采用碱制绒溶液对单晶电池片进行制绒，所述碱制绒溶液为NaOH、添加剂以及DIW的混合溶液，添加剂均采用常用的制绒添加剂，其中，NaOH浓度为7％，添加剂浓度为0.5％，温度控制为83℃，反应时间为12min，如说明书附图6所示，形成反射率为15％的金字塔绒面，且金字塔尺寸为5μm；
进行一次DIW清洗。
S2、酸洗一：采用HNO3溶液进行酸洗，所述HNO3溶液浓度为0.5％，温度控制为常温，酸洗时间为60s；
进行一次DIW清洗。
S3、银离子辅助制绒：采用辅助制绒溶液对单晶电池片进行制绒，所述辅助制绒液为HF、H2O2、含银添加剂以及DIW的混合溶液，其中，HF浓度为4％，H2O2浓度为25％，银离子含量为0.006mol/L，温度控制为33℃，反应时间为150s，如说明书附图6所示，形成直径为80nm、深度为150nm的纳米坑洞；
进行一次DIW清洗。
常规单晶碱制绒、常规黑硅制绒与本发明的制绒工艺步骤进行对比，本发明中将常规黑硅工艺与单晶碱制绒工艺相结合，先对单晶硅表面先进行了第一次碱制绒，制备出微米级的大金字塔结构，在此基础上进行第二次银离子辅助制绒，制备出纳米级坑状结构，形成微米-纳米复合结构，该复合绒面结构可在相对较低的比表面积基础上，降低硅片的反射率，提高光吸收率，可进一步提高效率。
在步骤S3完成后，再对单晶电池片依次进行脱银、酸洗二以及烘干，具体步骤如下：
S4、脱银：采用脱银溶液进行脱银，所述脱银溶液为NH4OH、H2O2以及DIW的混合溶液，其中，NH4OH浓度为0.3％，H2O2浓度为3％，温度控制为常温，反应时间为100s；
进行一次DIW清洗。
S5、酸洗二：采用HF和HCl的混合溶液进行酸洗，其中，HF和HCl的浓度均在5％，温度控制为常温，反应时间为100s，使得单晶电池片的反射率控制在3％；
进行一次DIW清洗。
S6、烘干：将电池片进行烘干处理。
实施例二：
一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、碱制绒：采用碱制绒溶液对单晶电池片进行制绒，所述碱制绒溶液为NaOH、添加剂以及DIW的混合溶液，其中，NaOH浓度为9％，添加剂浓度为1％，温度控制为87℃，反应时间为15min，形成反射率为17％的金字塔绒面，且金字塔尺寸为10μm；
进行一次DIW清洗。
S2、酸洗一：采用HNO3溶液进行酸洗，所述HNO3溶液浓度为1％，温度控制为常温，酸洗时间为100s；
进行一次DIW清洗。
S3、银离子辅助制绒：采用辅助制绒溶液对单晶电池片进行制绒，所述辅助制绒液为HF、H2O2、含银添加剂以及DIW的混合溶液，其中，HF浓度为5％，H2O2浓度为30％，银离子含量为0.01mol/L，温度控制为37℃，反应时间为250s，形成直径为130nm、深度为200nm的纳米坑洞；
进行一次DIW清洗。
常规单晶碱制绒、常规黑硅制绒与本发明的制绒工艺步骤进行对比，本发明中将常规黑硅工艺与单晶碱制绒工艺相结合，先对单晶硅表面先进行了第一次碱制绒，制备出微米级的大金字塔结构，在此基础上进行第二次银离子辅助制绒，制备出纳米级坑状结构，形成微米-纳米复合结构，该复合绒面结构可在相对较低的比表面积基础上，降低硅片的反射率，提高光吸收率，可进一步提高效率。
在步骤S3完成后，再对单晶电池片依次进行脱银、酸洗二以及烘干，具体步骤如下：
S4、脱银：采用脱银溶液进行脱银，所述脱银溶液为NH4OH、H2O2以及DIW的混合溶液，其中，NH4OH浓度为0.5％，H2O2浓度为5％，温度控制为常温，反应时间为150s；
进行一次DIW清洗。
S5、酸洗二：采用HF和HCl的混合溶液进行酸洗，其中，HF和HCl的浓度均在8％，温度控制为常温，反应时间为150s，使得单晶电池片的反射率控制在5％；
进行一次DIW清洗。
S6、烘干：将电池片进行烘干处理。
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 (2)

1.一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、碱制绒：采用碱制绒溶液对单晶电池片进行制绒，所述碱制绒溶液为NaOH、添加剂以及DIW的混合溶液，其中，NaOH浓度为7-9％，添加剂浓度为0.5-1％，温度控制为83-87℃，反应时间为12-15min，形成反射率为15-17％的金字塔绒面，且金字塔尺寸为5-10μm；
S2、酸洗一：采用HNO3溶液进行酸洗，所述HNO3溶液浓度为0.5-1％，温度控制为常温，酸洗时间为60-100s；
S3、银离子辅助制绒：采用辅助制绒溶液对单晶电池片进行制绒，所述辅助制绒液为HF、H2O2、含银添加剂以及DIW的混合溶液，其中，HF浓度为4-5％，H2O2浓度为25-30％，银离子含量为0.006-0.01mol/L，温度控制为33-37℃，反应时间为150-250s，形成直径为80-130nm、深度为150-200nm的纳米坑洞；
S4、脱银：采用脱银溶液进行脱银，所述脱银溶液为NH4OH、H2O2以及DIW的混合溶液，其中，NH4OH浓度为0.3-0.5％，H2O2浓度为3-5％，温度控制为常温，反应时间为100-150s；
S5、酸洗二：采用HF和HCl的混合溶液进行酸洗，其中，HF和HCl的浓度均在5-8％，温度控制为常温，反应时间为100-150s，使得单晶电池片的反射率控制在3-5％；
S6、烘干：将电池片进行烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种单晶电池片的表面微米纳米复合结构的制备方法，其特征在于：步骤S1至步骤S5的每一步完成后，均对单晶电池片进行一次DIW清洗。
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