CN111261729B - 一种掺杂用硅浆料、制备方法及硅片的掺杂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺杂用硅浆料、制备方法及硅片的掺杂方法。其中掺杂方法，包括如下步骤：S31配置掺杂用硅浆料的步骤；S32对硅片基底进行预处理的步骤；S33通过丝网印刷技术将所述掺杂用硅浆料涂覆在硅片表面的步骤；S34对完成掺杂用硅浆料涂覆的硅片进行热处理的步骤；S35对掺杂处理完成后的硅片进行性能测试的步骤。本发明所提供的掺杂用硅浆料、制备方法及硅片的掺杂方法浆料均匀性和印刷性能佳，有效提高硅片的导电率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池光伏技术领域，尤其涉及一种掺杂硅片及硅片掺杂方法。
背景技术
目前，随着环境的不断恶化和能源日益紧缺，加强环境保护和开发清洁能源已成为世界各国高度关注的问题。作为一种重要的光电能量转换器件，太阳能电池的研究受到了人们的热切关注。近年随着太阳能电池新技术、新工艺和新结构的开发和利用，使太阳电池行业得到了迅猛发展。针对多晶硅太阳电池产业来说，降低太阳能电池成本和提高太阳能电池转换效率已成为行业发展和竞争的两个主要目标。从技术角度改进和优化现有工艺成为了提高太阳能电池转换效率的首要任务。现有技术中的硅片，不但电阻率较高，导电性能较差，硅片的制造成本也较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺杂用硅浆料、制备方法及硅片的掺杂方法。
本发明所提供的掺杂用硅浆料，按照重量百分比包括以下组分：硅颗粒70-80％，玻璃粉1-7.5％，MnO2粉末1-3％，有机粘接剂6.85-17％，掺杂物颗粒1-3％，以上各组分的重量百分比总和为100％。
本发明所提供的掺杂用硅浆料的制备方法，包括如下步骤：S21将硅颗粒与有机溶剂混合，机械搅拌分散均匀，得到第一混合液；S22将所述第一混合液通过分散设备进一步分散，得到二氧化硅的第一预制浆料；S23将所述二氧化硅的预制浆料中加入掺杂物粉末、玻璃粉、MnO2粉末，机械搅拌分散均匀,得到二氧化硅的第二预制浆料；S24在所述第二预制浆料中加入玻璃粉，机械搅拌分散均匀,获得掺杂用硅浆料；S25将S24中获得的掺杂用硅浆料静置20分钟，以排出浆料中的气泡。
本发明所提供的硅片的掺杂方法，包括如下步骤：S31配置掺杂用硅浆料的步骤；S32对硅片基底进行预处理的步骤；S33通过丝网印刷技术将所述掺杂用硅浆料涂覆在硅片表面的步骤；S34对完成掺杂用硅浆料涂覆的硅片进行热处理的步骤；S35对掺杂处理完成后的硅片进行性能测试的步骤。
本发明所提供的掺杂用硅浆料、制备方法及硅片的掺杂方法浆料均匀性和印刷性能佳，有效提高硅片的导电率。
附图说明
图1为本发明实施例二所述的掺杂用硅浆料的制备方法步骤示意图；
图2为本发明实施例三所述的硅片的掺杂方法步骤示意图；
图3为本发明实施例三所述的硅片的掺杂方法中对硅片基底进行预处理的步骤示意图。
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。
实施例一
本实施例提供一种掺杂用硅浆料，其特征在于，按照重量百分比包括以下组分：硅颗粒70-80％，玻璃粉1-7.5％，MnO2粉末1-3％，有机粘接剂6.85-17％，掺杂物颗粒1-3％，以上各组分的重量百分比总和为100％。
所述掺杂物颗粒为磷颗粒或硼颗粒。
所述硅颗粒的粒径为12-500纳米。
所述磷颗粒包括第一粒径磷颗粒及第二粒径磷颗粒；所述第一粒径磷颗粒的粒径为20-250微米；所述第二粒径磷颗粒的粒径为3-650纳米。
所述硼颗粒包括第一粒径硼颗粒及第二粒径硼颗粒；所述第一粒径硼颗粒的粒径为65-530微米；所述第二粒径硼颗粒的粒径为60-700纳米。
所述有机粘结剂按重量百分比包括以下组分：
乙基纤维素0.05-8％，有机溶剂10-48％，有机成膜助剂20-70％，有机添加剂10-15％，以上各组分的重量百分比总和为100％。
本实施例所提供的掺杂用硅浆料，用于对硅片进行掺杂处理，浆料粘度在35000-75000mPa.s之间，掺杂后可提高硅片的导电率，从而提高太阳能电池的转换效率。
实施例二
如图1所示，本实施例提供一种实施例一所述的掺杂用硅浆料的制备方法，包括如下步骤：
S21将硅颗粒与有机溶剂混合，机械搅拌分散均匀，得到第一混合液；
S22将所述第一混合液通过分散设备进一步分散，得到二氧化硅的第一预制浆料；
S23将所述二氧化硅的预制浆料中加入掺杂物粉末、玻璃粉、MnO2粉末，机械搅拌分散均匀,得到二氧化硅的第二预制浆料；
S24在所述第二预制浆料中加入玻璃粉，机械搅拌分散均匀,获得掺杂用硅浆料；
S25将S24中获得的掺杂用硅浆料静置20分钟，以排出浆料中的气泡，从而完成本实施例提供的掺杂用硅浆料的制备。
所述硅颗粒为利用等离子体在气相中制得的硅纳米颗粒。
将掺杂用硅浆料在常温下贮存1-30天。
所述有机溶剂为丙酮、丁酮、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、N,N-二甲基甲酰胺或醋酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的混合物。
实施例三
如图2所示，本实施例提供一种硅片的掺杂方法，包括如下步骤：
S31配置掺杂用硅浆料的步骤；本领域技术人员可以理解，所述配置掺杂用硅浆料的步骤采用实施例二所述的制备方法；
S32对硅片基底进行预处理的步骤；
S33通过丝网印刷技术将所述掺杂用硅浆料涂覆在硅片表面的步骤；
S34对完成掺杂用硅浆料涂覆的硅片进行热处理的步骤；
S35对掺杂处理完成后的硅片进行性能测试的步骤。
如图3所示，所述S32对硅片基底进行预处理的步骤，包括：
S321依次在甲苯、丙酮、超纯水中超声清洗2分钟,再用超纯水清洗；
S322在Piranha溶液中80℃处理10min,用超纯水清洗；
S323将硅片在用重量百分比为49％的氢氟酸(HF)与重量百分比为40％的(NH4F)按照体积比为1∶7混合而成的溶液中腐蚀90s，其中超声腐蚀60S3，再用纯水清洗；
S324将用氨水(NH3·H2O)、过氧化氢(H2O2)和水(H2O)按照体积比为1∶1∶6进行混合的溶液加热至80摄氏度，将硅片放置在该溶液中处理15分钟，再用纯水清洗；
S325将用氯化氢(HCl)、过氧化氢(H2O2)和水(H2O)按照体积比为1∶1∶6进行混合的溶液加热至85摄氏度，将硅片放置在该溶液中处理10分钟，再用纯水清洗；
S326用高纯氮气将硅片吹干。
本领域技术人员可以理解，所述Piranha溶液为浓硫酸(H2SO4)和30％过氧化氢的混合溶液。本实施例所述的Piranha溶液为质量百分比为98％的硫酸和和质量百分比为30％的过氧化氢(H2O2)按照体积比为4:1混合而成。
所述S34对完成掺杂用硅浆料涂覆的硅片进行热处理的步骤，在氮气和氧气按照体积比为95:5混合的混合气体中进行。
所述S34对完成掺杂用硅浆料涂覆的硅片进行热处理的步骤，包括第一次热处理和第二次热处理步骤；所述第一次热处理步骤的问题为400摄氏度，处理时间为30分钟；所述第二次热处理步骤的问题为900摄氏度，处理时间为60分钟。
本领域技术人员可以理解，当磷硅原子比大于0.45，磷浓度在～6wt％以上时，或在硼硅原子比大于0.9，硼浓度在～2wt％以上时，掺杂硅浆料可实现方块电阻小于50欧姆的掺杂效果。在手工印制的条件粘度在40000-70000mPa.s之间的磷掺杂硅浆料和粘度在45000mPa.s左右的硼掺杂硅浆料具有最佳的印刷效果。本实施例所提供的掺杂用硅浆料、制备方法及硅片的掺杂方法，浆料均匀性和印刷性能佳，有效提高硅片的导电率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种掺杂用硅浆料，其特征在于，按照重量百分比包括以下组分：硅颗粒70-80％，玻璃粉1-7.5％，MnO2 粉末1-3％，有机粘接剂6.85-17％，掺杂物颗粒1-3％，以上各组分的重量百分比总和为100％；所述掺杂物颗粒为磷颗粒或硼颗粒；所述硅颗粒的粒径为12-500纳米；所述磷颗粒包括第一粒径磷颗粒及第二粒径磷颗粒；所述第一粒径磷颗粒的粒径为20-250微米；所述第二粒径磷颗粒的粒径为3-650纳米；所述硼颗粒包括第一粒径硼颗粒及第二粒径硼颗粒；所述第一粒径硼颗粒的粒径为65-530微米；所述第二粒径硼颗粒的粒径为60-700纳米。
2.如权利要求1所述的掺杂用硅浆料，其特征在于，所述有机粘结剂按重量百分比包括以下组分：乙基纤维素0.05-8％，有机溶剂10-48％，有机成膜助剂20-70％，有机添加剂10-15％，以上各组分的重量百分比总和为100％。
3.一种掺杂用硅浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S21将硅颗粒与有机溶剂混合，机械搅拌分散均匀，得到第一混合液；
S22将所述第一混合液通过分散设备进一步分散，得到二氧化硅的第一预制浆料；
S23将所述二氧化硅的预制浆料中加入掺杂物粉末、玻璃粉、MnO2 粉末，机械搅拌分散均匀,得到二氧化硅的第二预制浆料；
S24在所述第二预制浆料中加入玻璃粉，机械搅拌分散均匀,获得掺杂用硅浆料；
S25将S24中获得的掺杂用硅浆料静置20分钟，以排出浆料中的气泡；
所述硅颗粒为利用等离子体在气相中制得的硅纳米颗粒；所述有机溶剂为丙酮、丁酮、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、N,N-二甲基甲酰胺或醋酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的混合物。
4.一种硅片的掺杂方法，其特征在于，包括如下步骤：
S31配置掺杂用硅浆料的步骤；
S32对硅片基底进行预处理的步骤；
S33通过丝网印刷技术将所述掺杂用硅浆料涂覆在硅片表面的步骤；
S34对完成掺杂用硅浆料涂覆的硅片进行热处理的步骤；
S35对掺杂处理完成后的硅片进行性能测试的步骤；
所述S32对硅片基底进行预处理的步骤，包括：
S321依次在甲苯、丙酮、超纯水中超声清洗2分钟,再用超纯水清洗；
S322在Piranha溶液中80℃处理10min,用超纯水清洗；
S323将硅片在用重量百分比为49％的氢氟酸(HF)与重量百分比为40％的(NH4F )按照体积比为1∶7混合而成的溶液中腐蚀90s，其中超声腐蚀60s ，再用纯水清洗；
S324将用氨水(NH3 · H2O )、过氧化氢(H2O2 )和水(H2O )按照体积比为1∶1∶6进行混合的溶液加热至80摄氏度，将硅片放置在该溶液中处理15分钟，再用纯水清洗；
S325将用氯化氢(HCl)、过氧化氢(H2O2 )和水(H2O )按照体积比为1∶1∶6进行混合的溶液加热至85摄氏度，将硅片放置在该溶液中处理10分钟，再用纯水清洗；
S326用高纯氮气将硅片吹干。
5.如权利要求4所述的硅片的掺杂方法，其特征在于，所述S34对完成掺杂用硅浆料涂覆的硅片进行热处理的步骤，在氮气和氧气按照体积比为95:5混合的混合气体中进行。
6.如权利要求5所述的硅片的掺杂方法，其特征在于，所述S34对完成掺杂用硅浆料涂覆的硅片进行热处理的步骤，包括第一次热处理和第二次热处理步骤；所述第一次热处理步骤的温度 为400摄氏度，处理时间为30分钟；所述第二次热处理步骤的温度 为900摄氏度，处理时间为60分钟。
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