CN110137283A - 一种增大比表面积的单晶硅电池片及其制绒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增大比表面积的单晶硅电池片，包括硅片，所述硅片表面开设有若干凹槽，所述硅片表面开设有凹槽处和未开设有凹槽处均设置有金字塔绒面结构。一种增大比表面积的单晶硅电池片的制绒方法，使硅片表面形成若干凹槽，且若干所述凹槽呈等边三角形分布，任意相邻两个所述凹槽之间的中心距离相等；经过制绒后，在凹槽和未进行激光开槽的平面区域均形成金字塔绒面结构。本发明通过在制绒之前对硅片表面进行有规则的开槽，可以得到更多的金字塔绒面结构的数目及更大的表面积，从而使P‑N结面积进一步增加，进一步提升Isc短路电流，最终实现提高电池转换效率的目的，实用性很强，非常值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池片技术领域，具体为一种增大比表面积的单晶硅电池片及其制绒方法。
背景技术
单晶硅电池片的常规生产流程主要包括：制绒-扩散-刻蚀-退火-正面SiNx镀膜-丝网印刷-烧结-分选，此流程中增加几步工艺，例如背钝化镀膜、背面镀膜、激光开槽等，并对其中某些工艺稍作调整，可制成PERC、PERC+SE、双面PERC+SE等高效电池。无论对于常规单晶电池，还是PERC+高效单晶电池，制绒都是不可或缺的步骤，单晶硅片制绒后形成金字塔绒面，可降低表面反射率，增加电池对太阳光的吸收能力，同时制绒后硅片表面积增大，从而使扩散后p-n结的面积增加，电池短路电流(Isc)得以提升，进而提高转换效率。
目前常规使用的单晶制绒方法是碱制绒，其工艺步骤分为：①碱液初抛，去除硅片切割时留下的损伤；②预清洗，出去硅片表面的杂质脏污；③制绒，形成金字塔；④碱洗，去除脏污；⑤酸洗，去除残留的碱，同时去除表面氧化层及金属离子；⑥清洗、烘干；此常规方法最后将在平面的硅片表面形成如说明书附图1所示的紧密排列的金字塔绒面。
但硅片的表平面面积有限，因此形成的金字塔数目有限，最终只能得到一定的表面积，无法获得更多的金字塔数目，而现有技术中通常对金字塔的大小及高度进行优化以增大制绒后的表面积，但是优化起来工艺比较复杂，导致电池片的短路电流和电池转换效率无法得到进一步提升，沿着影响了光伏产业的进步。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增大比表面积的单晶硅电池片及其制绒方法，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：
一种增大比表面积的单晶硅电池片，包括硅片，所述硅片表面开设有若干凹槽，所述硅片表面开设有凹槽处和未开设有凹槽处均设置有金字塔绒面结构。
优选的，所述凹槽的开槽形状为三角形、圆形、方形、菱形以及多边形的任意一种。
优选的，两个相邻所述凹槽之间的中心距离控制在40-500μm。
优选的，所述凹槽的面积控制在200-20000μm2。
优选的，所述凹槽的深度控制在2-15μm。
一种增大比表面积的单晶硅电池片的制绒方法，在对硅片制绒之前进行单面激光开槽，使硅片表面形成若干凹槽，且若干所述凹槽呈等边三角形分布，任意相邻两个所述凹槽之间的中心距离相等；
随后进行制绒，在凹槽和未进行激光开槽的平面区域均形成金字塔绒面结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在制绒之前对硅片表面进行有规则的开槽，可以得到更多的金字塔绒面结构的数目及更大的表面积，并且通过控制凹槽的形状、排布和尺寸参数的特殊比例要求，使得P-N结面积进一步增加，从而进一步提升Isc短路电流，最终实现提高电池转换效率的目的，实用性很强，非常值得推广。
附图说明
图1为采用现有技术制备的硅片表面结构示意图；
图2为本发明方法制备的硅片表面结构示意图；
图3为本发明具体实施方式中凹槽采用圆形槽设计的结构示意图。
图中：1硅片、2凹槽、12金字塔绒面结构。
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1-3，本发明提供一种技术方案：
一种增大比表面积的单晶硅电池片，包括硅片1，所述硅片1表面开设有若干凹槽2，所述硅片1表面开设有凹槽2处和未开设有凹槽2处均设置有金字塔绒面结构12。
一种增大比表面积的单晶硅电池片的制绒方法，在对硅片1制绒之前进行单面激光开槽，使硅片1表面形成一定数量、组成一定形状、且具有一定深度的凹槽2，凹槽2的开槽形状为三角形、圆形、方形、菱形以及多边形的任意一种，凹槽2的面积控制在200-20000μm2，且凹槽2的深度控制在2-15μm，若干凹槽2呈等边三角形分布，任意相邻两个凹槽2之间的中心距离相等，两个相邻凹槽2之间的中心距离控制在40-500μm。
随后进行制绒，在凹槽2和未进行激光开槽的平面区域均形成金字塔绒面结构12，后续工艺步骤中存在凹槽2的一面为正面。
实施例一：
在硅片1制绒之前对其进行单面激光开槽，使硅片1表面形成凹槽2，凹槽2分布呈等边三角形，每个凹槽2面积范围在400μm2，如说明书附图3所示，虚线部分构成等边三角形，凹槽2形状以圆形为例，任意相邻两凹槽2之间的距离相等，相邻两凹槽2的中心距离范围在50μm，经过制绒后，在凹槽2与未打激光的平面区域均形成金字塔12，后续过程中存在凹槽2的一面为正面。
目前如说明书附图1所示的硅片1结构，常规制绒工艺单面腐蚀深度控制在3-7μm，为避免制绒后凹槽2与未打激光的平面区域高度差距不明显，凹槽2深度范围在10μm，另外，激光开槽不可避免的会对硅片1表面造成一定损伤，在制绒第一步碱洗初抛去除切割损伤时，激光造成的损伤可一并去除。
对比实验数据：
对比组：采用背景技术中，常规使用的单晶制绒方法对硅片1进行制绒，得到如说明书附图1所示的硅片1结构，并对硅片1进行电学性能测试；
实施例组：采用实施例一中的方法对硅片1进行制绒，且制绒所使用的设备和制绒液均与对比组完全相同，得到如说明书附图2所示的硅片1结构，并对硅片1进行电学性能测试。
测试得到的对比组和实施例组实验数据如下表1所示：
表1
如表1内数据可得，相比较于常规制绒工艺得到的电池片的电性能，较为明显的是，短路电流明显提高了0.038A，且电池转换效率提高了0.25％，从数值上来说，虽然提高数值较小，但是对于光伏领域来说，却是实现了一个质的飞跃和进步，非常具有创造性的进步，且效果显著。
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 (6)
1.一种增大比表面积的单晶硅电池片，包括硅片(1)，其特征在于：所述硅片(1)表面开设有若干凹槽(2)，所述硅片(1)表面开设有凹槽(2)处和未开设有凹槽(2)处均设置有金字塔绒面结构(12)。
2.根据权利要求1所述的一种增大比表面积的单晶硅电池片，其特征在于：所述凹槽(2)的开槽形状为三角形、圆形、方形、菱形以及多边形的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种增大比表面积的单晶硅电池片，其特征在于：两个相邻所述凹槽(2)之间的中心距离控制在40-500μm。
4.根据权利要求1所述的一种增大比表面积的单晶硅电池片，其特征在于：所述凹槽(2)的面积控制在200-20000μm2。
5.根据权利要求1所述的一种增大比表面积的单晶硅电池片，其特征在于：所述凹槽(2)的深度控制在2-15μm。
6.一种增大比表面积的单晶硅电池片的制绒方法，其特征在于：在对硅片(1)制绒之前进行单面激光开槽，使硅片(1)表面形成若干凹槽(2)，且若干所述凹槽(2)呈等边三角形分布，任意相邻两个所述凹槽(2)之间的中心距离相等；
随后进行制绒，在凹槽(2)和未进行激光开槽的平面区域均形成金字塔绒面结构(12)。
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