CN109285772A - 一种多晶硅电池片链式背抛光方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池片刻蚀技术领域。本发明公开了一种多晶硅电池片链式背抛光方法，将扩散后的多晶硅电池片正面喷洒水形成均匀水膜保护层，将多晶硅电池片与氢氟酸硝酸混合液接触除去多晶硅四周及背面的氧化层，将经上述处理后的多晶硅电池片与碱液接触进行腐蚀抛光，将处理后的多晶硅电池片用水清洗，将用水清洗后的多晶硅电池片依次用碱、酸进行清洗并干燥；本发明还公开了一种多晶硅电池片链式背抛光装置。本发明中的多晶硅电池片链式背抛光方法能够保证电池的效率和稳定性，不易形成“刻蚀印”而影响外观，还能降低酸使用量、漏电比例低、背抛光效果好；本发明中的多晶硅电池片链式背抛光装置能够良好的实现上述方法，保证连续化生产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池片刻蚀技术领域，尤其是涉及一种多晶硅电池片链式背抛光方法及其装置。
背景技术
随着现代工业化的发展，常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的新能源中，太阳能无疑是一种绿色环保的替代能源，电池片可以将太阳光直接转换成电能，其发电原理是PN结的光生伏特效应。目前常规电池工艺受到技术限制，转换效率已经没有太大提升空间，电池转换效率必须依靠升级现有的技术和新的电池结构类型。目前行业内PERC电池技术无疑是最有效提升效率手段，而PERC电池核心技术之一是背抛工艺，PERC电池背抛要求是电池片背面整面绒面光滑、一致性、反射率高等要求。背抛技术是使硅片背面抛光减少背面复合与改善太阳能硅片的光学效益增强吸收长波段光普，从而提升太阳能电池的光电转换效率，并且可以与太阳能电池下一步技术叠加，具有兼容性好等优点。
现有技术中采用Schmid刻蚀工艺，其工艺中采用Schmid刻蚀槽，现有Schmid刻蚀槽见图3所示，其由刻蚀一号反应槽101、刻蚀二号反应槽102、中间旋转台103、储液槽104和带液滚轮组成105，刻蚀一号反应槽和刻蚀二号反应槽公用一个储液槽，刻蚀一号反应槽、刻蚀二号反应槽和储液槽之间有药液循环系统，新药液加到储液槽，由泵浦管道传输至上面刻蚀一号反应槽和刻蚀二号反应槽，刻蚀一号反应槽和刻蚀二号反应槽将反应后药液溢流方式流回下面储液槽；刻蚀一号反应槽、刻蚀二号反应槽和储液槽之中的药液为氢氟酸和硝酸的混合溶液，并且刻蚀一号反应槽与刻蚀二号反应槽温度控制在6～25℃下的低温环境中。扩散后的多晶硅电池片100正面在刻蚀上料喷上纯水形成水膜，滚轮部分接触药液，多晶硅电池片背面在刻蚀一号反应槽和刻蚀二号反应槽上的滚轮上传输时不与反应槽中的药液直接接触，多晶硅电池片由滚轮传输至刻蚀一号反应槽后，滚轮带取反应槽药液涂在多晶硅电池片背面，滚轮将药液从多晶硅电池片头部逐渐涂至尾部，出刻蚀一号反应槽后有旋转装置，旋转180度再由滚轮传输至刻蚀二号反应槽，同刻蚀一号反应槽原理一致，多晶硅电池片背面在刻蚀二号反应槽中反应。
滚轮带取反应槽药液涂在多晶硅电池片背面，带液滚轮将药液从多晶硅电池片头部逐渐涂至尾部，多晶硅电池片背面头部逐渐至尾部药液减少，从而多晶硅电池片背面头部至尾部绒面由大逐渐减小，导致多晶硅电池片背面整体绒面不一致。旋转装置在旋转180度时，不可避免将多晶硅电池片上的水甩到刻蚀一号反应槽和刻蚀二号反应槽中，稀释刻蚀一号反应槽和刻蚀二号反应槽中药液浓度，刻蚀酸耗量增加，而且多晶硅电池片背面在刻蚀一号反应槽和刻蚀二号反应槽中反应，导致多晶硅电池片背面整体绒面不一致。
发明内容
为解决现有技术中上述存在的硅片背部绒面不均匀及耗酸量大的问题，本发明提供了一种背抛光后能够获得均匀一致背部绒面且耗酸量小的多晶硅电池片链式背抛光方法；
本发明还提供了一种多晶硅电池片链式背抛光装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多晶硅电池片链式背抛光方法，包括以下步骤：
a)将扩散后的多晶硅电池片正面喷洒水形成均匀水膜保护层；
b)将多晶硅电池片四周及背面与氢氟酸硝酸混合液接触除去多晶硅四周及背面的氧化层；
c)将经上述处理后的多晶硅电池片的四周及背面与温度为60～90℃的碱液接触进行腐蚀抛光；
d)将经步骤c)处理后的多晶硅电池片用水清洗；
e)将用水清洗后的多晶硅电池片依次用碱、酸进行清洗并干燥。
作为优选，步骤b)中的氢氟酸硝酸混合液由氢氟酸和硝酸按体积比(2～5)：(17～23)组成。
作为优选，碱液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
作为优选，氢氧化钾溶液的浓度为1.0～20.0wt％，所述氢氧化钠溶液的浓度为1.0～20.0wt％。
一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其包括第一刻蚀装置、第二刻蚀装置、带液滚轮和抛光滚轮；第一刻蚀装置包括第一反应槽和第一储液槽，第一刻蚀槽与第一储液槽之间设有第一供液管和第一回液管，第一供液管的底端设有第一供液泵；第二刻蚀装置包括第二反应槽和第二储液槽，第二刻蚀槽与第二储液槽之间设有第二供液管和第二回液管，第二供液管的底端设有第二供液泵，第二储液槽底部设有加热板；第一反应槽的液面低于带液滚轮的上表面，第二反应槽的液面低于抛光滚轮的上表面。
作为优选，第一反应槽和第一储液槽中为氢氟酸硝酸混合液。
作为优选，第二反应槽和第二储液槽中为碱液。
作为优选，第一反应槽的液面低于带液滚轮的上表面15～30mm，所述第二反应槽的液面低于抛光滚轮的上表面0～1.5mm。
作为优选，多晶硅电池片在通过第一反应槽的速度为1.5～3.5m/min。
作为优选，多晶硅电池片在通过第二反应槽的速度为1.5～3.5m/min。
多晶硅电池片在第二反应槽中采用“水上漂”模式腐蚀，多晶硅电池片漂浮在液面上，其背面与四周充分的和碱溶液接触，均匀地与碱药液反应。抛光滚轮与带液滚轮相比具有更大更深的凹槽，其能够携带更大量的药液；带液滚轮表面具有0.2mm深25mm宽的细纹路，抛光滚轮表面具有1mm深0.3mm宽的纹路，带液滚轮/抛光滚轮在旋转过程中使药液吸附在多晶硅电池片的背面，使多晶硅电池片背面和四周能够很好地被腐蚀，达到刻蚀目的。
因此，本发明具有以下有益效果：本发明中的多晶硅电池片链式背抛光方法能够保证电池的效率和稳定性，保证正面无酸腐蚀，不破坏PN结，不易形成“刻蚀印”而影响外观，还能降低酸使用量、漏电比例低、背抛光效果好；本发明中的多晶硅电池片链式背抛光装置能够良好的实现上述方法，保证连续化生产。
附图说明
图1为采用对比例中Schmid刻蚀工艺背抛光处理后多晶硅电池片背面图；
图2为采用本发明多晶硅电池片链式背抛光方法处理后多晶硅电池片背面图；
图3为对比例中使用的Schmid刻蚀槽的示意图；
图4为本发明多晶硅电池片链式背抛光装置的示意图；
图5为对比例中Schmid刻蚀工艺处理时第二反应槽刻蚀二号反应槽上的多晶硅电池片周边示意图；
图6为本发明多晶硅电池片链式背抛光方法处理时第二反应槽上的多晶硅电池片周边示意图；
图中：第一刻蚀装置1、第一反应槽11、第一储液槽12、第一供液管13、第一回液管14、第一供液泵15、第二刻蚀装置2、第二反应槽21、第二储液槽22、第二供液管23、第二回液管24、第二供液泵25、加热板26、抛光滚轮3；刻蚀一号反应槽101、刻蚀二号反应槽102、中间旋转台103、储液槽104、带液滚轮105；多晶硅电池片100，多晶硅电池片边缘扩散结110、多晶硅电池片四周药液120、液面130。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，若非特指，所有的设备和原料均可从市场上购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
一种多晶硅电池片链式背抛光方法，包括以下步骤：
a)将扩散后的多晶硅电池片正面喷洒水形成均匀水膜保护层；
b)将多晶硅电池片四周及背面与氢氟酸硝酸混合液接触除去多晶硅四周及背面的氧化层；氢氟酸硝酸混合液由氢氟酸和硝酸按体积比2：17组成；
c)将经上述处理后的多晶硅电池片的四周及背面与温度为90℃的碱液接触进行腐蚀抛光；碱液为浓度为1.0wt％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液；
d)将经步骤c)处理后的多晶硅电池片用水清洗；
e)将用水清洗后的多晶硅电池片继续按常规技术手段在后续水槽、碱槽、酸槽等清洗并烘干。
如图3～4所示，一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其包括第一刻蚀装置1、第二刻蚀装置2、带液滚轮105和抛光滚轮3；第一刻蚀装置包括第一反应槽11和第一储液槽12，第一刻蚀槽与第一储液槽之间设有第一供液管13和第一回液管14，第一供液管的底端设有第一供液泵15，第一反应槽和第一储液槽中为氢氟酸硝酸混合液；第二刻蚀装置包括第二反应槽21和第二储液槽22，第二刻蚀槽与第二储液槽之间设有第二供液管23和第二回液管24，第二供液管的底端设有第二供液泵25，第二储液槽底部设有加热板26，第二反应槽和第二储液槽中为碱液；第一反应槽的液面130低于带液滚轮的上表面15mm，第二反应槽的液面130与抛光滚轮的上表面齐平；装置工作时，多晶硅电池片在通过第一反应槽的速度为1.5m/min，多晶硅电池片在通过第二反应槽的速度为1.5m/min。
实施例2
一种多晶硅电池片链式背抛光方法，包括以下步骤：
a)将扩散后的多晶硅电池片正面喷洒水形成均匀水膜保护层；
b)将多晶硅电池片四周及背面与氢氟酸硝酸混合液接触除去多晶硅四周及背面的氧化层；氢氟酸硝酸混合液由氢氟酸和硝酸按体积比1：5组成；
c)将经上述处理后的多晶硅电池片的四周及背面与温度为75℃的碱液接触进行腐蚀抛光；碱液为浓度为10.0wt％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液；
d)将经步骤c)处理后的多晶硅电池片用水清洗；
e)将用水清洗后的多晶硅电池片继续按常规技术手段在后续水槽、碱槽、酸槽等清洗并烘干。
如图3～4所示，一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其包括第一刻蚀装置1、第二刻蚀装置2、带液滚轮105和抛光滚轮3；第一刻蚀装置包括第一反应槽11和第一储液槽12，第一刻蚀槽与第一储液槽之间设有第一供液管13和第一回液管14，第一供液管的底端设有第一供液泵15，第一反应槽和第一储液槽中为氢氟酸硝酸混合液；第二刻蚀装置包括第二反应槽21和第二储液槽22，第二刻蚀槽与第二储液槽之间设有第二供液管23和第二回液管24，第二供液管的底端设有第二供液泵25，第二储液槽底部设有加热板26，第二反应槽和第二储液槽中为碱液；第一反应槽的液面130低于带液滚轮的上表面22mm，第二反应槽的液面130低于抛光滚轮的上表面0.8mm；装置工作时，多晶硅电池片在通过第一反应槽的速度为2.5m/min，多晶硅电池片在通过第二反应槽的速度为2.5m/min。
实施例3
一种多晶硅电池片链式背抛光方法，包括以下步骤：
a)将扩散后的多晶硅电池片正面喷洒水形成均匀水膜保护层；
b)将多晶硅电池片四周及背面与氢氟酸硝酸混合液接触除去多晶硅四周及背面的氧化层；氢氟酸硝酸混合液由氢氟酸和硝酸按体积比5：23组成；
c)将经上述处理后的多晶硅电池片的四周及背面与温度为60℃的碱液接触进行腐蚀抛光；碱液为浓度为20.0wt％的氢氧化钠溶液；
d)将经步骤c)处理后的多晶硅电池片用水清洗；
e)将用水清洗后的多晶硅电池片继续按常规技术手段在后续水槽、碱槽、酸槽等清洗并烘干。
如图3～4所示，一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其包括第一刻蚀装置1、第二刻蚀装置2、带液滚轮105和抛光滚轮3；第一刻蚀装置包括第一反应槽11和第一储液槽12，第一刻蚀槽与第一储液槽之间设有第一供液管13和第一回液管14，第一供液管的底端设有第一供液泵15，第一反应槽和第一储液槽中为氢氟酸硝酸混合液；第二刻蚀装置包括第二反应槽21和第二储液槽22，第二刻蚀槽与第二储液槽之间设有第二供液管23和第二回液管24，第二供液管的底端设有第二供液泵25，第二储液槽底部设有加热板26，第二反应槽和第二储液槽中为碱液；第一反应槽的液面130低于带液滚轮的上表面30mm，第二反应槽的液面130低于抛光滚轮的上表面1.5mm；装置工作时，多晶硅电池片在通过第一反应槽的速度为3.5m/min，多晶硅电池片在通过第二反应槽的速度为3.5m/min。
对比例
采用背景技术中所述的Schmid刻蚀工艺和Schmid刻蚀槽进行处理多晶硅电池片。
技术指标：
分别测试由实施例1～3中方法和装置处理后的多晶硅电池片的反射率；所述反射率测试结果如下表1：
从上述表格中可以得出，采用本发明中工艺和装置对多晶硅电池片进行背抛光处理，背面反射率均比现有技术有所提高，最高提高了9.06％，最少也提高了7.06％。
如图1和图2所示的采用对比例中Schmid刻蚀工艺背抛光处理后多晶硅电池片背面图和采用本发明多晶硅电池片链式背抛光方法处理后多晶硅电池片背面图，可以得知采用本发明多晶硅电池片链式背抛光方法处理后多晶硅电池片背面绒面均匀性和一致性更好。
如图5～6所示，对比例中Schmid刻蚀工艺处理时，第二反应槽刻蚀二号反应槽上的多晶硅电池片四周的药液较少，甚至无法充分覆盖多晶硅电池片的底面和侧面，本发明多晶硅电池片链式背抛光方法处理时，第二反应槽上的多晶硅电池片四周充分接触药液，能够完全包住多晶硅电池片的底面和侧面。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种多晶硅电池片链式背抛光方法，其特征在于包括以下步骤：
a)将扩散后的多晶硅电池片正面喷洒水形成均匀水膜保护层；
b)将多晶硅电池片四周及背面与氢氟酸硝酸混合液接触除去多晶硅四周及背面的氧化层；
c)将经上述处理后的多晶硅电池片的四周及背面与温度为60～90℃的碱液接触进行腐蚀抛光；
d)将经步骤c)处理后的多晶硅电池片用水清洗；
e)将用水清洗后的多晶硅电池片依次用碱、酸进行清洗并干燥。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅电池片链式背抛光方法，其特征在于：
所述步骤b)中的氢氟酸硝酸混合液由氢氟酸和硝酸按体积比(2～5)：(17～23)组成。
3.根据权利要求1所述的一种多晶硅电池片链式背抛光方法，其特征在于：
所述碱液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求3所述的一种多晶硅电池片链式背抛光方法，其特征在于：
所述氢氧化钾溶液的浓度为1.0～20.0wt％，所述氢氧化钠溶液的浓度为1.0～20.0wt％。
5.一种根据权利要求1或2或3或4所述的多晶硅电池片链式背抛光装置，其特征在于：
其包括第一刻蚀装置、第二刻蚀装置、带液滚轮和抛光滚轮；
所述的第一刻蚀装置包括第一反应槽和第一储液槽，所述的第一刻蚀槽与第一储液槽之间设有第一供液管和第一回液管，所述第一供液管的底端设有第一供液泵；
所述的第二刻蚀装置包括第二反应槽和第二储液槽，所述的第二刻蚀槽与第二储液槽之间设有第二供液管和第二回液管，所述第二供液管的底端设有第二供液泵，所述第二储液槽底部设有加热板；
所述第一反应槽的液面低于带液滚轮的上表面，所述第二反应槽的液面低于抛光滚轮的上表面。
6.根据权利要求5所述的一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其特征在于：
所述的第一反应槽和第一储液槽中为氢氟酸硝酸混合液。
7.根据权利要求5所述的一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其特征在于：
所述的第二反应槽和第二储液槽中为碱液。
8.根据权利要求5所述的一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其特征在于：
所述第一反应槽的液面低于带液滚轮的上表面15～30mm，所述第二反应槽的液面低于抛光滚轮的上表面0～1.5mm。
9.根据权利要求5所述的一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其特征在于：
所述多晶硅电池片在通过第一反应槽的速度为1.5～3.5m/min。
10.根据权利要求5所述的一种多晶硅电池片链式背抛光装置，其特征在于：
所述多晶硅电池片在通过第二反应槽的速度为1.5～3.5m/min。
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