CN109994572A - 一种制绒辅助装置及晶体硅片处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制绒辅助装置及晶体硅片处理方法，制绒辅助装置包括：承载结构，用于承载晶体硅片；激光装置，用于向所述承载结构投射激光；板体，所述板体位于所述承载结构与所述激光装置之间，所述板体上形成有多个镂空，所述激光装置投射的激光能够穿过所述镂空投射在所述承载结构上的晶体硅片上。根据本发明的制绒辅助装置，通过在板体上形成有多个镂空，激光装置投射的激光穿过镂空投射在承载结构上的晶体硅片上，对晶体硅片的表面进行损伤，降低了对激光的精度要求，能够快速高效地在晶体硅片表面形成多个损伤点，易于制绒时实现较好的绒面效果。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种制绒辅助装置及晶体硅片处理方法。
背景技术
太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，高的能量转化效率一直是太阳能电池追求的目标。太阳能电池片的表面减反射决定了太阳能电池吸收入射光的比例，关系到电池的最终光电转换效率，为了实现高的转换效率，常通过在太阳能电池片上制绒来降低反射率，提高电池对入射光线的吸收。
随着激光加工技术的发展，激光在微细加工领域得到广泛应用，并具有非接触式加工、形貌易于控制等优点，通过激光对太阳能电池片的表面进行处理后能够提高电池片的制绒效果，提高太阳能电池片对入射光线的吸收率，但是在太阳能电池生产时，现有技术中通过单点激光不断扫描硅片来对硅片表面进行处理或制绒，对激光的精度要求高，处理效率低，浪费时间，影响制绒。
发明内容
本发明提供一种制绒辅助装置及晶体硅片处理方法，用于解决现有技术中采用单点激光扫描硅片以对硅片进行处理或制绒时，对激光的精度要求高，处理效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明第一方面实施例的制绒辅助装置，包括：
承载结构，用于承载晶体硅片；
激光装置，用于向所述承载结构投射激光；
板体，所述板体位于所述承载结构与所述激光装置之间，所述板体上形成有多个镂空，所述激光装置投射的激光能够穿过所述镂空投射在所述承载结构上的晶体硅片上。
进一步地，多个所述镂空间隔开且呈多排多列分布。
进一步地，多个所述镂空中，相邻排之间的间距相同，且相邻列之间的间距相同，且相邻排之间的间距等于相邻列之间的间距。
进一步地，所述镂空形成为圆形、椭圆形或多边形。
进一步地，所述镂空形成为直径为1-100μm的圆形，相邻两个圆形镂空的中心间距为1-100μm。
进一步地，所述激光垂直于所述板体所在的平面。
进一步地，所述激光的波长为1064nm或者为1064nm倍频后的波长，所述激光的脉宽为皮秒或纳秒。
进一步地，所述激光同时覆盖至少两个所述镂空。
进一步地，所述板体的朝向所述激光装置的一侧表面形成为抛光面。
根据本发明第二方面实施例的基于上述实施例中制绒辅助装置的晶体硅片处理方法，包括：
将晶体硅片置于所述承载结构上；
利用所述激光装置向所述板体上投射激光，所述激光穿过所述板体上的所述镂空投射在所述晶体硅片上以在所述晶体硅片上形成制绒损伤点。
进一步地，在所述晶体硅片上形成制绒损伤点之后，还包括：
在所述晶体硅片的制绒损伤点上进行制绒。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
根据本发明的制绒辅助装置，通过在板体上形成有多个镂空，激光装置投射的激光穿过镂空投射在承载结构上的晶体硅片上，对晶体硅片的表面进行损伤，降低了对激光的精度要求，能够快速高效地在晶体硅片表面形成多个损伤点，易于制绒时实现较好的绒面效果。
附图说明
图1为本发明实施例的制绒辅助装置中激光装置与板体的配合示意图；
图2为本发明实施例的制绒辅助装置处理晶体硅片时的示意图。
附图标记：
板体10；镂空11；
激光装置20；激光21；
承载结构30；
晶体硅片40。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。
下面结合附图具体描述根据本发明实施例的制绒辅助装置。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的制绒辅助装置包括承载结构30、激光装置20和板体10。
具体而言，承载结构30用于承载晶体硅片40，激光装置20用于向承载结构30投射激光21，板体10位于承载结构30与激光装置20之间，板体10上形成有多个镂空11，激光装置20投射的激光21能够穿过镂空11投射在承载结构30上的晶体硅片40上。
也就是说，制绒辅助装置主要由承载结构30、激光装置20和板体10构成，其中，承载结构30可以用于承载晶体硅片40，承载结构30可以移动或固定不动，可以通过装载机构向承载结构30上装载晶体硅片40，晶体硅片40可以水平置于承载结构30上。激光装置20可以用于向承载结构30投射激光21，激光装置20投射的激光21可以垂直于晶体硅片40所在的平面，激光装置20可以移动或调节位置角度，比如，激光装置20可以在水平面上移动，水平面与晶体硅片40所在的平面平行。板体10的形状和尺寸大小可以根据需要合理选择，可以为长方形、正方形等，板体10可以设置于承载结构30与激光装置20之间，在板体10上可以形成多个镂空11，激光装置20投射的激光21能够穿过镂空11投射在承载结构30上的晶体硅片40上，以在晶体硅片的表面形成损伤点，也即是形成光陷阱微结构，便于后续制绒，提高制绒的绒面效果，降低光线的反射率。通过穿过镂空11的激光来对晶体硅片40的表面进行损伤处理，降低对激光的精确度要求，能够快速高效且均匀精确地在晶体硅片上形成多个损伤点，提高处理效率和产能。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，多个镂空11间隔开且呈多排多列分布，每排每列中可以分别包括多个镂空11，比如，每排中可以有20个镂空11，每列中也可以有20个镂空11。可选地，多个镂空11中，相邻排之间的间距相同，且相邻列之间的间距相同，且相邻排之间的间距等于相邻列之间的间距，通过激光扫描时，便于在晶体硅片的表面形成均匀的损伤点，损伤点的形貌相同，规则性好，易于保证后续的制绒效果。
在本发明的另一些实施例中，镂空11可以形成为圆形、椭圆形或多边形，具体的形状和尺寸大小可以根据制绒的需求合理选择，镂空11的尺寸大在晶体硅片上形成的损伤点偏大，镂空11之间的间距大损伤点之间的间距也偏大。可选地，多边形可以包括正方形、长方形、三角形或菱形，还可以包括五边形、六边形等，具体的形状尺寸可以根据损伤点的要求合理选择。
在本发明的实施例中，镂空11可以形成为直径为1-100μm的圆形，相邻两个圆形镂空的中心间距为1-100μm，比如，每个圆形镂空的直径为10μm，相邻两个圆形镂空的中心间距为20μm。
在一些具体实施例中，板体10的厚度可以为0.1-10mm，比如，板体10的长度和宽度可以均为157mm，板体10的厚度可以为1mm。优选地，板体10的尺寸大小能够全面覆盖晶体硅片的上表面，以使得激光投射在板体10上时只能从镂空11穿过，避免因板体10不能完全覆盖晶体硅片的上表面而导致激光损坏未被板体10覆盖的部位。
根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，激光21垂直于板体10所在的平面，便于激光21穿过镂空11，便于控制激光21穿过镂空11后投射在晶体硅片上的位置，从而保证损伤点形成在设定的位置，保证激光在晶体硅片上形成损伤点的位置的精确度。
根据本发明的另一些实施例，激光21的波长为1064nm或者为1064nm倍频后的波长，激光21的脉宽为皮秒或纳秒，比如，波长为1064nm的激光频率为f，频率为2f的激光的波长为532nm，激光20的脉宽可以为皮秒或纳秒，激光20整形后正方形光斑边长可以为200μm，易于在晶体硅片上形成损伤点。
在本发明的一些实施例中，激光21可以同时覆盖至少两个镂空11。投射的激光可以形成一个大光斑，大光斑激光整形后正方形光斑边长可以为200μm，大光斑可以同时覆盖多个镂空11，也即是，激光的光斑同时穿过多个镂空11，能够快速高效地在晶体硅片上形成多个损伤点，对激光的精度要求不高。
在一些实施例中，制绒辅助装置还可以包括支架，激光装置20可以安装在支架上，激光装置20能够在支架上活动，比如，能够调节激光装置20的高度和角度，以便于调节激光装置20投射激光的角度。
在本发明的另一些实施例中，板体10的朝向激光装置20的一侧表面可以形成为抛光面，可以经过抛光处理，易于激光的投射。
在另一些具体实施例中，板体10可以形成为金属材料件，还可以形成为其他材料件，可以为激光无法穿透的材料件。
根据本发明的制绒辅助装置，通过在板体10上形成有镂空11，在激光制绒过程中，激光能够穿过镂空11对晶体硅片的表面进行损伤，降低了对激光的精度要求，能够快速高效地形成多个损伤点，易于在晶体硅片表面加工出规则排列、重复性好的损伤点，便于进行后续常规晶体硅片的制绒，即实现金刚线切割多晶硅制绒及晶体硅的倒金字塔制绒，易于实现较好的绒面效果，该装置结构简单，成本低，适用性强，适于应用推广。
本发明还提供一种基于上述实施例的制绒辅助装置的晶体硅片处理方法，处理方法包括：将晶体硅片置于承载结构30上，板体10与晶体硅片的待处理面之间可以间隔开一定的间距，也可以将板体10与晶体硅片的待处理面接触，板体10可以与晶体硅片的待处理面平行；利用激光装置20向板体10上投射激光21，激光21穿过板体10上的镂空11投射在晶体硅片上以在晶体硅片上形成制绒损伤点。激光装置20投射的激光21能够穿过镂空11投射在承载结构30上的晶体硅片上，以在晶体硅片的表面形成损伤点，便于后续制绒，提高制绒的绒面效果，通过穿过镂空11的激光来对晶体硅片的表面进行损伤处理，降低对激光的精确度要求，能够快速高效且均匀精确地在晶体硅片上形成多个损伤点，提高处理效率和产能。
通过激光微加工可以在晶体硅片表面加工出规则排列、重复性好的光陷阱微结构，从而实现较好的绒面效果，可以有效地降低晶体硅片的表面反射率，同时，采用激光工艺对单晶体硅片进行预处理，然后再制绒可以实现倒金字塔绒面，而省出常规工艺需要掩膜、光刻、清洗等复杂步骤，可以快速高效地形成多个损伤点，解决了损伤点分布不均匀和加工效率低的问题，推动了激光制绒技术的在太阳能电池制作产业化中的应用。
在本发明的一些实施例中，在晶体硅片上形成制绒损伤点之后，还可以包括：在晶体硅片的制绒损伤点上进行制绒。
对晶体硅片进行制绒之前，可以先在晶体硅片的待处理面上形成多个制绒损伤点，然后可以在待处理面上进行制绒，经过预处理后的待处理面易于制绒，由于形成了均匀的损伤点，在用碱液或酸液进行制绒时，易于在损伤点形成较好的绒面，便于进行后续单晶和多晶硅片常规酸制绒及碱制绒，比如，可以将预处理后的晶体硅片置于合适的碱性溶液中进行制绒，碱性溶液的温度和浓度以及腐蚀时间可以根据实际的需要合理选择，碱性溶液可以为氢氧化钠溶液，易于实现晶体硅的倒金字塔制绒，可以加入一些助剂，比如，可以加入适量的异丙醇，异丙醇可以降低晶体硅表面的张力，还可以增加一些能够增加溶液浓度的助剂，减少氢氧化钠对硅的腐蚀强度，增强腐蚀的各向异性，使得倒金字塔形绒面更加均匀；还可以将预处理后的晶体硅片置于合适的酸性溶液中进行制绒，酸性溶液的温度和浓度以及腐蚀时间可以根据实际的需要合理选择，酸性溶液可以为硝酸的水溶液，水可以降低硝酸的浓度，减小酸对晶体硅的氧化能力，还可以在硝酸溶液中加入适量的硫酸，可以稳定反应速度，提高绒面的均匀性，还可以在硝酸溶液中加入适量的氢氟酸，能够去除硅的氧化物；预处理后的晶体硅片可以实现金刚线切割多晶硅制绒，将预处理后的晶体硅片进行制绒能够提高制绒效果。
在晶体硅片制绒前，利用上述制绒辅助装置可以在晶体硅片的表面快速高效地形成多个损伤点，易于后续的制绒，易于实现金刚线切割多晶硅制绒及晶体硅的倒金字塔制绒，提高制绒效果，降低晶体硅片的反射率。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制绒辅助装置，其特征在于，包括：
承载结构(30)，用于承载晶体硅片(40)；
激光装置(20)，用于向所述承载结构(30)投射激光(21)；
板体(10)，所述板体(10)位于所述承载结构(30)与所述激光装置(20)之间，所述板体(10)上形成有多个镂空(11)，所述激光装置(20)投射的激光(21)能够穿过所述镂空(11)投射在所述承载结构(30)上的晶体硅片(40)上。
2.根据权利要求1所述的制绒辅助装置，其特征在于，多个所述镂空(11)间隔开且呈多排多列分布。
3.根据权利要求2所述的制绒辅助装置，其特征在于，多个所述镂空(11)中，相邻排之间的间距相同，且相邻列之间的间距相同，且相邻排之间的间距等于相邻列之间的间距。
4.根据权利要求1所述的制绒辅助装置，其特征在于，所述镂空(11)形成为圆形、椭圆形或多边形。
5.根据权利要求1所述的制绒辅助装置，其特征在于，所述镂空(11)形成为直径为1-100μm的圆形，相邻两个圆形镂空(11)的中心间距为1-100μm。
6.根据权利要求1所述的制绒辅助装置，其特征在于，所述激光(21)垂直于所述板体(10)所在的平面。
7.根据权利要求1所述的制绒辅助装置，其特征在于，所述激光(21)的波长为1064nm或者为1064nm倍频后的波长，所述激光(21)的脉宽为皮秒或纳秒。
8.根据权利要求1所述的制绒辅助装置，其特征在于，所述激光(21)同时覆盖至少两个所述镂空(11)。
9.根据权利要求1所述的制绒辅助装置，其特征在于，所述板体(10)的朝向所述激光装置(20)的一侧表面形成为抛光面。
10.一种基于如权利要求1-9中任一项所述的制绒辅助装置的晶体硅片处理方法，其特征在于，包括：
将晶体硅片(40)置于所述承载结构(30)上；
利用所述激光装置(20)向所述板体(10)上投射激光(21)，所述激光(21)穿过所述板体(10)上的所述镂空(11)投射在所述晶体硅片(40)上以在所述晶体硅片(40)上形成制绒损伤点。
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Patent Citations (6)
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