CN111560249A - 一种perc电池碱抛光添加剂制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，各个组分质量百分比为：葡萄糖：0.1％‑1％；乙二醇：1.0％‑3.0％；过硫酸铵：1.0％‑3.0％；聚六亚甲基双胍：0.1％‑2.0％；余量为去离子水。其制备方法包括如下步骤：首先按照上述各个组分的质量百分比选取葡萄糖5g，乙二醇20g，过硫酸铵20g，聚六亚甲基双胍5g，去离子水1L；将5g葡萄糖、20g乙二醇、20g过硫酸铵和5g聚六亚甲基双胍一同溶解到1L去离子水中，并均匀混合；本发明专利的添加剂首先能够阻止碱对硅片正面氧化硅的腐蚀，从而保护硅片正面的PN结，刻蚀过程中，该添加剂能够在腐蚀硅片边缘及背面的PN结的同时，达到很好的背面抛光效果，加强钝化效果，从而提高太阳能电池片的转换效率。
Description
技术领域
本发明专利涉及太阳能电池生产技术领域，具体为一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法。
背景技术
在太阳能电池制备行业，单晶PERC电池技术是目前在市场上流行起来的一种高效太阳能电池技术，其核心是在硅片的背面用氧化铝和氮化硅进行覆盖，以起到钝化表面和提高长波响应的作用，从而提升电池片的转换效率。在太阳能电池片PERC电池工艺的制备过程中，对硅片背面进行抛光可以更有效地提高太阳能电池片的性能。制作出较平整的背面，加强钝化效果，从而提高太阳能电池片的转换效率。
目前，工业化晶体硅电池片的生产步骤中主要使用湿法刻蚀的工艺去除硅片边缘的PN结。简单来说，就是通过将扩散后的硅片漂浮于刻蚀液，通过化学腐蚀的方式将硅片四边和底部的PN结刻蚀掉。刻蚀液通常是由硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合液组成，现有技术生产成本较高，另外，由于刻蚀液包含大量的硝酸，废水处理时除氮要求高，因此废水处理成本也很高，在环保方面也有一定的压力。为此我们提出一种通过湿法碱刻蚀，达到保护硅片正面PN结不被破坏同时提高背面抛光的效果，减少HF的使用，避免HNO3的使用，降低成本的同时减少对环境污染的PERC电池碱抛光添加剂制备方法来解决此问题。
发明专利内容
本发明专利的目的在于提供一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案：一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，各个组分质量百分比为：
葡萄糖：0.1％-1％；
乙二醇：1.0％-3.0％；
过硫酸铵：1.0％-3.0％；
聚六亚甲基双胍：0.1％-2.0％；
余量为去离子水。
其制备方法包括如下步骤：
(1)原料的选取：首先按照上述各个组分的质量百分比选取葡萄糖5g，乙二醇20g，过硫酸铵20g，聚六亚甲基双胍5g，去离子水1L；
(2)碱抛光添加剂的制备：将5g葡萄糖、20g乙二醇、20g过硫酸铵和5g聚六亚甲基双胍一同溶解到1L去离子水中，并均匀混合；
(3)刻蚀液的制备：选取适量的晶体硅边缘刻蚀添加剂，在晶体硅边缘刻蚀添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成蚀刻液；
(4)边缘刻蚀液的制备：将一定量的氢氧化钠溶液，一定量的碱抛光添加剂一同加入到去离子水中，得到边缘刻蚀液；
(5)硅片的刻蚀：将边缘刻蚀液升高至一定的温度，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀一段时间；
(6)硅片的检测：所得的硅片经扫描电镜检测背面绒面被完全抛光，剩下的是方块状塔基。
优选的，所述步骤(3)中，碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液中的一种。
优选的，所述步骤(3)中，KOH溶液中KOH的质量百分比为1.5％-4.0％，NaOH溶液中NaOH的质量百分比为1.0％-3.0％。
优选的，所述步骤(3)中，碱性溶液中添加了背抛光添加剂，且背抛光添加剂与碱溶液的质量比为0.5-3.0：100。
优选的，所述步骤(4)中，氢氧化钠溶液的用量为10L，质量分数为30％浓度，碱抛光添加剂的用量为1L，去离子水的用量为160L。
优选的，所述步骤(5)中，将硅片浸入碱溶液中的时间范围为100-300s，且碱溶液的温度范围为60-80℃。
优选的，所述步骤(5)中，将边缘刻蚀液升温到70℃，将刻蚀时间定为240s。
优选的，所述步骤(6)中，所得到方块状塔基的尺寸范围在10-15μm，且边缘PN结被去除干净。
与现有技术相比，本发明专利的有益效果如下：
1、本发明专利的添加剂首先能够阻止碱对硅片正面氧化硅的腐蚀，从而保护硅片正面的PN结，刻蚀过程中，该添加剂能够在腐蚀硅片边缘及背面的PN结的同时，达到很好的背面抛光效果，加强钝化效果，从而提高太阳能电池片的转换效率。
2、该添加剂在应用于晶体硅片刻蚀时，不再使用传统工艺中的硝酸、氢氟酸、硫酸，可以获得相同的边缘刻蚀效果，生产过程中无挥发，后续添加量很小，能够大幅度降低生产成本，降低废水处理成本，降低设备成本，消除了使用硝酸、氢氟酸、硫酸带来的危害。
附图说明
图1为本发明实施例中制得硅片抛光面的SEM图；
图2为本发明实施例中制得硅片抛光面的反射光谱；
图3为本发明实施例中背抛添加剂-效率优势对比表。
图中：Test是实验测试数据，Baseline是基准对比数据。
具体实施方式
下面将结合本发明专利实施例中的附图，对本发明专利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专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，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，都属于本发明专利保护的范围。
一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，各个组分质量百分比为：
葡萄糖：0.1％-1％；
乙二醇：1.0％-3.0％；
过硫酸铵：1.0％-3.0％；
聚六亚甲基双胍：0.1％-2.0％；
余量为去离子水。
其制备方法包括如下步骤：
(1)原料的选取：首先按照上述各个组分的质量百分比选取葡萄糖5g，乙二醇20g，过硫酸铵20g，聚六亚甲基双胍5g，去离子水1L；
(2)碱抛光添加剂的制备：将5g葡萄糖、20g乙二醇、20g过硫酸铵和5g聚六亚甲基双胍一同溶解到1L去离子水中，并均匀混合；
(3)刻蚀液的制备：选取适量的晶体硅边缘刻蚀添加剂，在晶体硅边缘刻蚀添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成蚀刻液；
(4)边缘刻蚀液的制备：将一定量的氢氧化钠溶液，一定量的碱抛光添加剂一同加入到去离子水中，得到边缘刻蚀液；
(5)硅片的刻蚀：将边缘刻蚀液升高至一定的温度，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀一段时间；
(6)硅片的检测：所得的硅片经扫描电镜检测背面绒面被完全抛光，剩下的是方块状塔基。
实施例一：
一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，各个组分质量百分比为：
葡萄糖：0.1％-1％；
乙二醇：1.0％-3.0％；
过硫酸铵：1.0％-3.0％；
聚六亚甲基双胍：0.1％-2.0％；
余量为去离子水。
其制备方法包括如下步骤：
(1)原料的选取：首先按照上述各个组分的质量百分比选取葡萄糖5g，乙二醇20g，过硫酸铵20g，聚六亚甲基双胍5g，去离子水1L；
(2)碱抛光添加剂的制备：将5g葡萄糖、20g乙二醇、20g过硫酸铵和5g聚六亚甲基双胍一同溶解到1L去离子水中，并均匀混合；
(3)刻蚀液的制备：选取适量的晶体硅边缘刻蚀添加剂，在晶体硅边缘刻蚀添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成蚀刻液，碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液中的一种，KOH溶液中KOH的质量百分比为1.5％-4.0％，NaOH溶液中NaOH的质量百分比为1.0％-3.0％，碱性溶液中添加了背抛光添加剂，且背抛光添加剂与碱溶液的质量比为0.5-3.0：100；
(4)边缘刻蚀液的制备：将一定量的氢氧化钠溶液，一定量的碱抛光添加剂一同加入到去离子水中，得到边缘刻蚀液；
(5)硅片的刻蚀：将边缘刻蚀液升高至一定的温度，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀一段时间；
(6)硅片的检测：所得的硅片经扫描电镜检测背面绒面被完全抛光，剩下的是方块状塔基。
实施例二：
一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，各个组分质量百分比为：
葡萄糖：0.1％-1％；
乙二醇：1.0％-3.0％；
过硫酸铵：1.0％-3.0％；
聚六亚甲基双胍：0.1％-2.0％；
余量为去离子水。
其制备方法包括如下步骤：
(1)原料的选取：首先按照上述各个组分的质量百分比选取葡萄糖5g，乙二醇20g，过硫酸铵20g，聚六亚甲基双胍5g，去离子水1L；
(2)碱抛光添加剂的制备：将5g葡萄糖、20g乙二醇、20g过硫酸铵和5g聚六亚甲基双胍一同溶解到1L去离子水中，并均匀混合；
(3)刻蚀液的制备：选取适量的晶体硅边缘刻蚀添加剂，在晶体硅边缘刻蚀添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成蚀刻液，碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液中的一种，KOH溶液中KOH的质量百分比为1.5％-4.0％，NaOH溶液中NaOH的质量百分比为1.0％-3.0％，碱性溶液中添加了背抛光添加剂，且背抛光添加剂与碱溶液的质量比为0.5-3.0：100；
(4)边缘刻蚀液的制备：将一定量的氢氧化钠溶液，一定量的碱抛光添加剂一同加入到去离子水中，得到边缘刻蚀液，氢氧化钠溶液的用量为10L，质量分数为30％浓度，碱抛光添加剂的用量为1L，去离子水的用量为160L，将硅片浸入碱溶液中的时间范围为100-300s，且碱溶液的温度范围为60-80℃；
(5)硅片的刻蚀：将边缘刻蚀液升高至一定的温度，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀一段时间；
(6)硅片的检测：所得的硅片经扫描电镜检测背面绒面被完全抛光，剩下的是方块状塔基。
实施例三：
一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，各个组分质量百分比为：
葡萄糖：0.1％-1％；
乙二醇：1.0％-3.0％；
过硫酸铵：1.0％-3.0％；
聚六亚甲基双胍：0.1％-2.0％；
余量为去离子水。
其制备方法包括如下步骤：
(1)原料的选取：首先按照上述各个组分的质量百分比选取葡萄糖5g，乙二醇20g，过硫酸铵20g，聚六亚甲基双胍5g，去离子水1L；
(2)碱抛光添加剂的制备：将5g葡萄糖、20g乙二醇、20g过硫酸铵和5g聚六亚甲基双胍一同溶解到1L去离子水中，并均匀混合；
(3)刻蚀液的制备：选取适量的晶体硅边缘刻蚀添加剂，在晶体硅边缘刻蚀添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成蚀刻液，碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液中的一种，KOH溶液中KOH的质量百分比为1.5％-4.0％，NaOH溶液中NaOH的质量百分比为1.0％-3.0％，碱性溶液中添加了背抛光添加剂，且背抛光添加剂与碱溶液的质量比为0.5-3.0：100；
(4)边缘刻蚀液的制备：将一定量的氢氧化钠溶液，一定量的碱抛光添加剂一同加入到去离子水中，得到边缘刻蚀液，氢氧化钠溶液的用量为10L，质量分数为30％浓度，碱抛光添加剂的用量为1L，去离子水的用量为160L，将硅片浸入碱溶液中的时间范围为100-300s，且碱溶液的温度范围为60-80℃，将边缘刻蚀液升温到70℃，将刻蚀时间定为240s；
(5)硅片的刻蚀：将边缘刻蚀液升高至一定的温度，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀一段时间；
(6)硅片的检测：所得的硅片经扫描电镜检测背面绒面被完全抛光，剩下的是方块状塔基，所得到方块状塔基的尺寸范围在10-15μm，且边缘PN结被去除干净。
本发明专利的添加剂首先能够阻止碱对硅片正面氧化硅的腐蚀，从而保护硅片正面的PN结，刻蚀过程中，该添加剂能够在腐蚀硅片边缘及背面的PN结的同时，达到很好的背面抛光效果，加强钝化效果，从而提高太阳能电池片的转换效率，该添加剂在应用于晶体硅片刻蚀时，不再使用传统工艺中的硝酸、氢氟酸、硫酸，可以获得相同的边缘刻蚀效果，生产过程中无挥发，后续添加量很小，能够大幅度降低生产成本，降低废水处理成本，降低设备成本，消除了使用硝酸、氢氟酸、硫酸带来的危害
经上述流程处理后的硅片，其背面和四边的PSG被完全去除，抛光后的背表面反射率达到45％以上，且硅片正面PN结完好，没有被腐蚀影响，包括SE激光后的区域也不受影响。
尽管已经示出和描述了本发明专利的实施例，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专利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，本发明专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，其特征在于：各个组分质量百分比为：
葡萄糖：0.1％-1％；
乙二醇：1.0％-3.0％；
过硫酸铵：1.0％-3.0％；
聚六亚甲基双胍：0.1％-2.0％；
余量为去离子水。
其制备方法包括如下步骤：
(1)原料的选取：首先按照上述各个组分的质量百分比选取葡萄糖5g，乙二醇20g，过硫酸铵20g，聚六亚甲基双胍5g，去离子水1L；
(2)碱抛光添加剂的制备：将5g葡萄糖、20g乙二醇、20g过硫酸铵和5g聚六亚甲基双胍一同溶解到1L去离子水中，并均匀混合；
(3)刻蚀液的制备：选取适量的晶体硅边缘刻蚀添加剂，在晶体硅边缘刻蚀添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成蚀刻液；
(4)边缘刻蚀液的制备：将一定量的氢氧化钠溶液，一定量的碱抛光添加剂一同加入到去离子水中，得到边缘刻蚀液；
(5)硅片的刻蚀：将边缘刻蚀液升高至一定的温度，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入边缘刻蚀液中刻蚀一段时间；
(6)硅片的检测：所得的硅片经扫描电镜检测背面绒面被完全抛光，剩下的是方块状塔基。
2.根据权利要求1所述的一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，KOH溶液中KOH的质量百分比为1.5％-4.0％，NaOH溶液中NaOH的质量百分比为1.0％-3.0％。
4.根据权利要求1所述的一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，碱性溶液中添加了背抛光添加剂，且背抛光添加剂与碱溶液的质量比为0.5-3.0：100。
5.根据权利要求1所述的一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，氢氧化钠溶液的用量为10L，质量分数为30％浓度，碱抛光添加剂的用量为1L，去离子水的用量为160L。
6.根据权利要求1所述的一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，将硅片浸入碱溶液中的时间范围为100-300s，且碱溶液的温度范围为60-80℃。
7.根据权利要求6所述的一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，将边缘刻蚀液升温到70℃，将刻蚀时间定为240s。
8.根据权利要求1所述的一种PERC电池碱抛光添加剂制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，所得到方块状塔基的尺寸范围在10-15μm，且边缘PN结被去除干净。
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