CN109585351B - 一种提高晶硅双面太阳电池的背铝栅线对准精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高晶硅双面太阳电池的背铝栅线对准精度的方法，采用酸性溶液体系对硅片进行刻蚀，所述酸性溶液体系中包括体积比例为1:1~3的氢氟酸和硝酸；所述酸性溶液体系还包括添加剂，所述添加剂为硅烷偶联剂、柠檬酸、聚乙烯醇、酒石酸中一种或几种的混合液；采用主光源和辅助光源对硅片进行照射并通过摄像头获取硅片表面的图片以捕捉激光标记点的位置，其中主光源设置于硅片的正上方并正对硅片，辅助光源位于硅片的侧上方；实现激光标记点的精准对位和铝栅线的精确覆盖，从而提高印刷时背铝栅线的对准精度。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池制造领域，具体涉及一种提高晶硅双面太阳电池的背铝栅线对准精度的方法。
背景技术
近年来，随着节能减排政策的深入推进，绿色无污染的太阳能光伏发电应用越来越广，也逐渐为人们所熟知。而光伏组件作为发电系统的基本单元，高单位面积发电量和低成本是众多光伏业主优先关注的对象，双面组件技术因其双面发电的特征应运而生。多晶在光伏市场中占据主导地位，PERC（passivated emitter and rear cell）电池由于其更高的效率和较高技术成熟度逐渐替代常规电池得到市场的认可，而在PERC电池的基础上制作的多晶双面电池可以实现低成本，高发电量的效果。
在制作多晶双面PERC电池流程中，需要对背面进行激光开槽和制作MARK点（激光标记点），然后在丝网印刷铝栅线过程中精确对位使铝栅线完全覆盖住激光开槽区域从而在后期高温烧结过程中形成铝硅合金以便电流的导出。由于多晶晶界的特殊性会形成不同晶向的腐蚀结构，从而导致激光制作MARK点在后期印刷过程中摄像头图片上的模糊，对准度差的问题。针对这个问题暂未找到相关专利描述相关的解决办法。
目前，无针对解决这一方面的专利，实际无批量生产的完全解决方案，改善方向主要是通过更换高清摄像头，通过改善软件的方法来抓点判断。然而，这类改善方案具有如下缺点：更换高清摄像头需要额外较大的生产成本投入，而且无法完全避免漏印、偏印现象。多晶固有特性晶界杂乱无章，在常规刻蚀去除背面损伤过程中还是会放大这种差异从而导致MARK点在印刷摄像头中的对比度差，出现漏印和偏印。
发明内容
针对上述技术问题，本发明旨在提供一种提高晶硅双面太阳电池的背铝栅线对准精度的方法，实现激光标记点的精准对位和铝栅线的精确覆盖，从而提高印刷时背铝栅线的对准精度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种提高晶硅双面太阳电池的背铝栅线对准精度的方法，采用酸性溶液体系对硅片进行刻蚀，所述酸性溶液体系中包括比例为1:1~3的氢氟酸和硝酸。
进一步地，所述酸性溶液体系还包括添加剂。
更进一步地，所述添加剂为硅烷偶联剂、柠檬酸、聚乙烯醇、酒石酸中一种或几种的混合液。
进一步地，采用主光源和辅助光源对硅片进行照射并通过摄像头获取硅片表面的图片以捕捉激光标记点的位置，其中主光源设置于硅片的正上方并正对硅片，辅助光源位于硅片的侧上方。
更进一步地，主光源照射到硅片上的光束与辅助光源照射到硅片上的光束之间形成大于零小于90度的夹角。
更进一步地，所述辅助光源为可见光源或红外光源。
更进一步地，所述辅助光源的数量为一或多个，并设于所述主光源的旁侧。
更进一步地，所述主光源设于所述摄像头的旁侧。
更进一步地，通过工作台承载硅片，根据捕捉到的激光标记点的位置，将硅片对准后，工作台将硅片送入印刷设备。
进一步地，所述硅片为多晶硅片。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
不需要额外增加过高费用的高清摄像头和对应软件更新更换费用，可以很好的在现有产线上简单升级改造，通过背面刻蚀酸性溶液体系的配比调整和可以得到较均匀一致的背表面的问题，避免生产过程中的漏印和偏印。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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为现有技术中多晶硅片刻蚀后的晶界图；
图2为根据本发明的多晶硅片背面的图片采集示意图；
图3为根据本发明的一种对准装置的结构示意图；
图4为根据本发明的一种对准印刷系统的俯视示意图；
图5a、图5b分别为现有技术中和本发明的改善后的多晶硅背面的图片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
本发明提供一种提高晶硅双面太阳电池的背铝栅线对准精度的方法，具体为一种提高多晶硅双面太阳电池（特别是多晶双面PERC电池）的背铝栅线对准精度的方法，涉及改进的多晶硅双面太阳电池的制备工艺。该方法包括如下步骤中的至少一个：A、采用酸性溶液体系对硅片进行刻蚀，所述酸性溶液体系中包括体积比例为1:1~3的氢氟酸和硝酸；B、采用酸性溶液体系对硅片进行刻蚀，所述酸性溶液体系还包括添加剂，所述添加剂为硅烷偶联剂、柠檬酸、聚乙烯醇、酒石酸中一种或几种的混合液；C、采用主光源和辅助光源对硅片进行照射并通过摄像头获取硅片表面的图片以捕捉激光标记点的位置，其中主光源设置于硅片的正上方并正对硅片，辅助光源位于硅片的侧上方。
具体到本实施例中，上述方法具体包括：采用酸性溶液体系对硅片进行刻蚀，所述酸性溶液体系中包括体积比例为1:1~3的氢氟酸和硝酸，还包括添加剂，添加剂为硅烷偶联剂、柠檬酸、聚乙烯醇、酒石酸中一种或几种的混合液；之后，在对多晶硅片进行对准时，采用主光源和辅助光源对硅片进行照射并通过摄像头获取硅片表面的图片以捕捉激光标记点的位置，其中主光源设置于硅片的正上方并正对硅片，辅助光源位于硅片的侧上方。
如图1所示，在制作多晶PERC电池中为了提高背面的钝化膜钝化效果，提升背面反射率，往往都需要对背面刻蚀进行类似抛光的处理方式（方式可以是碱性加热腐蚀，也常用硝酸和氢氟酸的混合液在一定温度下腐蚀），出来的背面形貌受到多晶晶界各项异性的影响出现图1中S21所示的绒面区域（在该区域，垂直入射光易被散射，俯视看起来显黑）和S22所示的绒面区域（在该区域，垂直入射光易被反射，俯视看起来显白）的两种差异性较明显的区域。从而导致后端铝栅线印刷对准摄像头中激光标记点（以下简称MARK点）不清晰，发生漏印、偏印现象。而本发明中，通过对刻蚀实用的酸性溶液体系进行优化，把氢氟酸: 硝酸的比例从1:7~10（现有技术中采用的比例）改进为1:1~3，减少抛光效果；其次，添加的添加剂缓解了各向异性腐蚀，从而实现图1中改善后的绒面区域S21和绒面区域S22差异性的缓解。
如图2所示，由于待印刷电池S2背面存在晶向差异导致的绒面区域S21（垂直入射光易被散射，俯视看起来显黑）和绒面区域 S22（垂直入射光易被反射，俯视看起来显白）的两种差异性较明显的区域，当主光源出射的入射光A L1入射绒面区域S21时候产生散射光AL12，从而导致反射光A L11的减弱；当主光源出射的入射光B L2入射绒面区域S22时候L21无明显的散射光，所以反射光B L21强度强。所以在寻找MARK点对准过程中摄像头S1接收到的反射光A L11和反射光B L21强弱差异大导致拍摄到的图片中区域色差错落无序，MARK点的图像不易捕捉导致漏印和偏印。而本发明中，增加了一或多个辅助光源S0，按照一定角度对待印刷电池S2进行照射。辅助光源的辅助光在绒面区域S22被镜像反射掉不易被摄像头S1捕捉，而在绒面区域S21形成新的散射光被摄像头S1捕捉，从而在拍摄到的图片中缓解绒面区域S21和绒面区域S22的差异，突显MARK点在图像中的位置。
图3所示为对准装置的结构示意图，图4所示为对准印刷系统的俯视示意图。参照图3-4所示，对准印刷系统包括对准装置1、印刷设备2及承载并运送硅片的输送装置3。对准装置1包括主光源11、设于主光源11旁侧的辅助光源12及用于获取硅片4表面图像的摄像头13，输送装置3包括用于承载硅片4的工作台31，工作台31上设有垫纸32，硅片4放置在垫纸32上，工作台31位于对准装置1之下并可自对准装置1下方经过。当硅片4被运送至对准装置1下方时，主光源11位于硅片4的正上方并正对硅片4，辅助光源12位于硅片4的侧上方，主光源11照射到硅片4上的光束与辅助光源12照射到硅片4上的光束之间形成大于零小于90度的夹角，如45度。辅助光源12为可见光源或红外光源，辅助光源12的数量为一或多个。主光源11设于摄像头13的旁侧，或二者集成为一体，主光源11位于摄像头13外缘。通过工作台31承载硅片4，根据捕捉到的激光标记点的位置，将硅片4对准后，工作台31将硅片4送入印刷设备2。
输送装置3还包括能够转动的旋转机构33，工作台31设置于旋转机构33上，而由旋转机构33带动转动。工作台31的数量为多个，并沿旋转机构33的圆周方向等间隔设置。如图4中所示的四个，当工作台31上的硅片4经摄像头13拍摄后，旋转机构33转动90度，硅片4随工作台31进入下一工位，由设于下一工位的印刷设备2在硅片4上印刷背铝栅线。
本发明通过对背面刻蚀酸性溶液的优化以及添加可以缓解各向异性腐蚀的额外化学品添加剂，改善多晶背面不同晶向的实际结构差异，结合背面铝栅线印刷过程中添加辅助光，彻底解决由于多晶固有表面杂乱无章的多种晶向反射率不一致导致的激光MARK清晰度不够，参照图5a 和5b所示，改善后晶界差异不明显，避免生产过程中的漏印和偏印，实现多晶双面电池的规模化量产，提升优质率，降低成本。
本发明的优点主要有：不需要额外增加过高费用的高清摄像头和对应软件更新更换费用，可以很好的在现有产线上简单升级改造，仅仅通过背面刻蚀酸溶液配比调整和增加缓解各向异性腐蚀的额外化学品添加剂就可以得到较均匀一致的背表面。结合在背面铝栅线印刷精准对位过程中增加一个一定角度的辅助光源就可以彻底解决由于多晶固有表面杂乱无章的多种晶向反射率不一致导致的激光MARK清晰度不够的问题，避免生产过程中的漏印和偏印。本发明不仅仅解决了多晶双面电池背面铝栅线印刷精准对位的关键难题，同时降低了背面反射率和背表面晶界间的色差，使多晶双面电池背面效率得到进一步的提升，同时解决了背面色差导致的外观问题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种提高多晶硅双面太阳电池的背铝栅线对准精度的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：采用酸性溶液体系对硅片进行刻蚀，所述酸性溶液体系中包括体积比例为1:1~3的氢氟酸和硝酸；通过输送装置承载硅片，并将硅片运送至对准装置下方，将硅片对准后送入印刷设备；
其中，所述对准装置包括主光源、设于所述主光源旁侧的辅助光源及用于获取硅片表面图像的摄像头，所述输送装置包括用于承载硅片的工作台，所述工作台位于对准装置之下并可自所述对准装置下方经过；当硅片被运送至所述对准装置下方时，所述主光源位于硅片的正上方并正对硅片，所述辅助光源位于硅片的侧上方，通过所述工作台承载硅片，根据捕捉到的激光标记点的位置，将硅片对准后，工作台将硅片送入印刷设备；
所述输送装置还包括能够转动的旋转机构，所述工作台设置于所述旋转机构上而由所述旋转机构带动转动，当所述工作台上的硅片经所述摄像头拍摄后，所述旋转机构转动使得硅片随工作台进入下一工位，由设于下一工位的印刷设备在硅片上印刷背铝栅线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述酸性溶液体系还包括添加剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述添加剂为硅烷偶联剂、柠檬酸、聚乙烯醇、酒石酸中一种或几种的混合液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：主光源照射到硅片上的光束与辅助光源照射到硅片上的光束之间形成大于零小于90度的夹角。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述辅助光源为可见光源或红外光源。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述辅助光源的数量为一或多个，并设于所述主光源的旁侧。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述主光源设于所述摄像头的旁侧。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硅片为多晶硅片。
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- 2018-10-29 CN CN201811266057.0A patent/CN109585351B/zh active Active
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| CN109585351A (zh) | 2019-04-05 |
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