CN114284388A - 一种快速、高效、精准的单晶perc绒面制备方法 - Google Patents
一种快速、高效、精准的单晶perc绒面制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114284388A CN114284388A CN202111543218.8A CN202111543218A CN114284388A CN 114284388 A CN114284388 A CN 114284388A CN 202111543218 A CN202111543218 A CN 202111543218A CN 114284388 A CN114284388 A CN 114284388A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- texturing
- silicon wafer
- supplemented
- monocrystalline silicon
- batch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，包括以下步骤：S1：清洗单晶硅片表面，去除单晶硅片表面的损伤层和有机杂质；S2：制绒液的配置：将制绒添加剂加到碱溶液中，混合均匀；S3：将单晶硅片置入步骤S2制得的制绒液中进行制绒；S4：清洗制绒后的单晶硅片，去除单晶硅片表面残留的有机物；S5：对制绒后的单晶硅片进行酸洗，去除单晶硅片表面的金属杂质；S6：慢提拉和烘干硅片，去除制绒清洗后硅片表面的水渍。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法。
背景技术
随着世界能源紧缺和环境污染等问题的加剧，清洁能源的需求不断增加，太阳能发电越来越受到人们的关注。硅基太阳能电池成本低、转换效率高，占据了光伏行业约90％的市场份额。近年来，随着选择性发射极(SE)激光掺杂和背面钝化(PERC)技术的发展，尤其是SE双面PERC电池的出现，单晶硅电池的光电转换效率提升至22％～24％，市场地位被进一步巩固。通过化学湿法腐蚀在单晶硅片表面制备金字塔状的陷光结构，可有效降低反射率，从而提高光电转换效率。但是腐蚀后的金字塔形态会影响磷扩散深度和浓度、钝化膜钝化效果以及丝网印刷银电极的接触，从而影响太阳电池的电性能。因此，如何提高单晶硅电池片表面织构的质量，优化制绒工艺参数，对单晶硅电池的光电转换效率的提高具有重要意义。
目前传统制绒工艺在提高电池效率方面趋于瓶颈，因此优化制绒工艺，确定与后续扩散、镀膜和丝网印刷工艺最为匹配的单晶制绒工艺，从而提高电池片的转换效率则显得更为紧迫。硅片制绒批量生产过程中，随着制绒批次的增长，化学反应消耗会使溶液中的OH-浓度逐渐降低，
含量逐渐升高，造成金字塔尺寸增大，反射率升高，使得制绒液失效，从而造成是生产工艺波动，影响制绒效果。为了解决上述问题，维持制绒制程稳定，延长药液寿命周期，每生产一定批次后进行药液定排和药液补加，药液补加量的确定直接影响织构效果。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种制绒效果优异，制绒后绒面金字塔的尺寸较小，分布均匀，陷光效果好，因而能提高太阳能电池片的光电转换效率的制绒方法。
一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，包括以下步骤：
S1：清洗单晶硅片表面，去除单晶硅片表面的损伤层和有机杂质；
S2：制绒液的配置：将制绒添加剂加到碱溶液中，混合均匀；
S3：将单晶硅片置入步骤S2制得的制绒液中进行制绒；
S4：清洗制绒后的单晶硅片，去除单晶硅片表面残留的有机物；
S5：对制绒后的单晶硅片进行酸洗，去除单晶硅片表面的金属杂质；
S6：慢提拉和烘干硅片，去除制绒清洗后硅片表面的水渍。
作为进一步改进，步骤S1中清洗单晶硅片的清洗剂为0.66％KOH和3.84％的水溶液。
作为进一步改进，步骤S2中所述的制绒添加剂的体积分数为0.4～0.6％，所述的碱溶液为体积分数为2％的氢氧化钾水溶液。
作为进一步改进，步骤S3中的制绒温度为80～88℃，制绒时间为360～520s。
作为进一步改进，在生产批次小于20批时，每批次的单晶硅片数量为400片，在每一批单晶硅片制绒结束后，热水补加8000～9000ml，KOH补加530～550ml，制绒添加剂补加100～120ml；在生产批次大于20批，小于40批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加8000～9000ml，KOH补加530～550ml，制绒添加剂补加100～120ml；在生产批次大于40批，小于80批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加8000～9000ml，KOH补加530～550ml，制绒添加剂补加100～120ml；在生产批次大于80批，小于140批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加8000～9000ml，KOH补加530～550ml，制绒添加剂补加100～120ml。
作为进一步改进，步骤S4中清洗制绒后硅片的清洗剂为0.03％的HCl和20ppma的O3的水溶液。
作为进一步改进，步骤S5中所述的酸洗单晶硅片的溶液为8.7％的HF和10％的HCl水溶液。
有益效果：
本发明通过调整单晶制绒过程中添加剂的体积分数、制绒时间以及制绒温度，优化了制绒效果，提高了太阳电池片的转换效率。另外本发明通过调整补液参数，制定梯度补液方式，并通过调整梯度补液参数，提升了制绒周期绒面金字塔尺寸的稳定性，延长了药液周期寿命。
附图说明
图1是对比例中单晶硅片的扫描电镜图；
图2是实施例1中单晶硅片的扫描电镜图；
图3是实施例2中单晶硅片的扫描电镜图；
图4是实施例3中单晶硅片的扫描电镜图；
图5是实施例4和实施例5制得硅片的绒面金字塔尺寸随制绒批次变化图；
图6是实施例4和实施例5制得硅片的绒面金字塔高度随制绒批次变化图；
图7是实施例4和实施例5制得硅片表面反射率随制绒批次变化图；
图8是实施例4和实施例5制得电池片的转换效率随生产批次的变化曲线。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
对比例
目前常规碱性制绒方法：
(1)用0.66％的KOH和3.84％的H2O2溶液清洗单晶硅片，清洗时间3分钟；
(2)将体积分数为0.5％的制绒添加剂和体积分数为2％的碱溶液加入体积分数为97.5％的水中，混合均匀；
(3)将单晶硅片置入制绒液中进行制绒，制绒温度为82℃，制绒时间为400s；在每一批硅片制绒结束后，进行自动药液补加，热水补加量为8000ml，KOH补加量为550ml，添加剂的补加量为120ml。
(4)用体积分数0.03％的HCl和20ppma的O3的水溶液清洗制绒后的单晶硅片，清洗时间为2分钟；
(5)用体积分数为8.7％的HF和10％的HCl水溶液对制绒后的单晶硅片进行酸洗，酸洗时间为2分钟；
(6)慢提拉和烘干硅片，完成制绒。
实施例1
(1)用0.66％的KOH和3.84％的H2O2溶液清洗单晶硅片，清洗时间3分钟；
(2)将体积分数为0.7％的制绒添加剂和体积分数为2％的碱溶液加入体积分数为97.3％的水中，混合均匀；
(3)将单晶硅片置入制绒液中进行制绒，制绒温度为82℃，制绒时间为400s；在每一批硅片制绒结束后，进行自动药液补加，热水补加量为8000ml，KOH补加量为550ml，添加剂的补加量为120ml。
(4)用体积分数0.03％的HCl和20ppma的O3的水溶液清洗制绒后的单晶硅片，清洗时间为2分钟；
(5)用体积分数为8.7％的HF和10％的HCl水溶液对制绒后的单晶硅片进行酸洗，酸洗时间为2分钟；
(6)慢提拉和烘干硅片，完成制绒。
实施例2
(1)用0.66％的KOH和3.84％的H2O2溶液清洗单晶硅片，清洗时间3分钟；
(2)将体积分数为0.7％的制绒添加剂和体积分数为2％的碱溶液加入体积分数为97.3％的水中，混合均匀；
(3)将单晶硅片置入制绒液中进行制绒，制绒温度为82℃，制绒时间为440s；在每一批硅片制绒结束后，进行自动药液补加，热水补加量为8000ml，KOH补加量为550ml，添加剂的补加量为120ml。
(4)用体积分数0.03％的HCl和20ppma的O3的水溶液清洗制绒后的单晶硅片，清洗时间为2分钟；
(5)用体积分数为8.7％的HF和10％的HCl水溶液对制绒后的单晶硅片进行酸洗，酸洗时间为2分钟；
(6)慢提拉和烘干硅片，完成制绒。
实施例3
(1)用0.66％的KOH和3.84％的H2O2溶液清洗单晶硅片，清洗时间3分钟；
(2)将体积分数为0.7％的制绒添加剂和体积分数为2％的碱溶液加入体积分数为97.3％的水中，混合均匀；
(3)将单晶硅片置入制绒液中进行制绒，制绒温度为84℃，制绒时间为440s；在每一批硅片制绒结束后，进行自动药液补加，热水补加量为8000ml，KOH补加量为550ml，添加剂的补加量为120ml。
(4)用体积分数0.03％的HCl和20ppma的O3的水溶液清洗制绒后的单晶硅片，清洗时间为2分钟；
(5)用体积分数为8.7％的HF和10％的HCl水溶液对制绒后的单晶硅片进行酸洗，酸洗时间为2分钟；
(6)提拉和烘干硅片，完成制绒。
实施例4
(1)用0.66％的KOH和3.84％的H2O2溶液清洗单晶硅片，清洗时间3分钟；
(2)将体积分数为0.7％的制绒添加剂和体积分数为2％的碱溶液加入体积分数为97.3％的水中，混合均匀；
(3)将单晶硅片置入制绒液中进行制绒，制绒温度为84℃，制绒时间为440s；在每一批硅片制绒结束后，进行自动药液补加，热水补加量为8000ml，KOH补加量为550ml，添加剂的补加量为120ml。
(4)用体积分数0.03％的HCl和20ppma的O3的水溶液清洗制绒后的单晶硅片，清洗时间为2分钟；
(5)用体积分数为8.7％的HF和10％的HCl水溶液对制绒后的单晶硅片进行酸洗，酸洗时间为2分钟；
(6)提拉和烘干硅片，完成制绒。
实施例5
(1)用0.66％的KOH和3.84％的H2O2溶液清洗单晶硅片，清洗时间3分钟；
(2)将体积分数为0.7％的制绒添加剂和体积分数为2％的碱溶液加入体积分数为97.3％的水中，混合均匀；
(3)将单晶硅片置入制绒液中进行制绒，制绒温度为84℃，制绒时间为440s；在生产批次小于20批(1批＝400片)时，在每一批硅片制绒结束后，进行自动药液补加，热水补加8000ml，KOH补加量550ml，添加剂补加120ml；在生产批次大于20，小于40批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加8000ml，KOH补加530ml，添加剂补加120ml；在生产批次大于40，小于80批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加9000ml，KOH补加530ml，添加剂补加120ml。定排时间为28s；在生产批次大于80，小于140批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加9000ml，KOH补加550ml，添加剂补加100ml。
(4)用体积分数0.03％的HCl和20ppma的O3的水溶液清洗制绒后的单晶硅片，清洗时间为2分钟；
(5)用体积分数为8.7％的HF和10％的HCl水溶液对制绒后的单晶硅片进行酸洗，酸洗时间为2分钟；
(6)提拉和烘干硅片，完成制绒。
表1对比例、实施例1、实施例2和实施例3制得硅片表面反射率
表2对比例和实施例1、实施例2和实施例3的制得电池片的电性能参数
图1～4为对比例和实施例1、实施例2和实施例3的制得的硅片表面微观形貌图，对应的反射率如表1所示。可以看出，与对比例相比，添加剂体积分数的增加，实施例1的金字塔数量增加，尺寸逐渐减小，均匀性显著改善，反射率降低至10.21％。但表面存在较为明显的金刚线切割痕，这不仅会降低陷光效果，而且会影响后续镀膜的均匀性，从而影响电池片的转换效率。对比实施例1与实施例2可以看出，随着制绒时间的延长，金字塔尺寸略微增大，但绒面金字塔均匀性得到明显提升，表面硅片表面金刚线切割痕基本消失，反射率进一步降低，为9.926％。对比实施例2和实施例3可以看出，绒面金字塔尺寸略微增加，均匀性有所提升，硅片表面金刚线切割痕完全消失，对应的反射率也相应降低，为9.914％。
表2分别为对比例和实施例1、实施例2和实施例3的制得电池片的电性能参数。可以看出，随着硅片表面反射率的降低，电池片的短路电流逐渐增加，这是因为放射率越低，电池片对光子捕获能力越强，光损失越小，最终使电池片的转化效率升高。
图5～6为实施例4和实施例5所制得硅片的绒面金字塔尺寸和高度随制绒批次变化图，对应的放射率如图7所示。可以看出，常规补液方式实施例4制得的绒面金字塔尺寸和高度波动较大，在药液末期，170批次后绒面金字塔尺寸和高度下降，反射率逐渐上升并超出产线控制标准，药液失效。实施例5阶梯形补液方式所制得的硅片表面绒面金字塔尺寸和高度较小，且波动较小，190批次后，反射率逐渐上升，直到230批次后反射率依旧维持在产线控制标准内。
图8是实施例4和实施例5所制得电池片的转换效率随生产批次的变化曲线。可以看出实施例4的电池片的转换效率在170批次后明显降低。实施例5的电池片在230批次内转换效率基本保持稳定。
这是因为单晶制绒反应的实质是Si与OH-反应生成
和H2的过程，随着生产批次的增加，溶液中的
含量增多，药液粘度变大，这不仅会影响Si与OH-的反应速度，且溶液粘度增大，不利于H2的释放，增加了气泡粘附在硅片表面的几率，阻隔反应进行，降低绒面质量，影响了绒面的陷光效果，从而使电池片的转换效率降低。根据绒面数据，及时调整药液的补加量，控制反应速度，可以有效的延长药液的使用周期。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：清洗单晶硅片表面，去除单晶硅片表面的损伤层和有机杂质；
S2：制绒液的配置：将制绒添加剂加到碱溶液中，混合均匀；
S3：将单晶硅片置入步骤S2制得的制绒液中进行制绒；
S4：清洗制绒后的单晶硅片，去除单晶硅片表面残留的有机物；
S5：对制绒后的单晶硅片进行酸洗，去除单晶硅片表面的金属杂质；
S6：慢提拉和烘干硅片，去除制绒清洗后硅片表面的水渍。
2.根据权利要求1所述的一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，其特征在于，步骤S1中清洗单晶硅片的清洗剂为0.66％KOH和3.84％的水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的制绒添加剂的体积分数为0.4～0.6％，所述的碱溶液为体积分数为2％的氢氧化钾水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，其特征在于，步骤S3中的制绒温度为80～88℃，制绒时间为360～520s。
5.根据权利要求1所述的一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，其特征在于，在生产批次小于20批时，每批次的单晶硅片数量为400片，在每一批单晶硅片制绒结束后，热水补加8000～9000ml，KOH补加530～550ml，制绒添加剂补加100～120ml；在生产批次大于20批，小于40批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加8000～9000ml，KOH补加530～550ml，制绒添加剂补加100～120ml；在生产批次大于40批，小于80批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加8000～9000ml，KOH补加530～550ml，制绒添加剂补加100～120ml；在生产批次大于80批，小于140批时，在每一批硅片制绒结束后，热水补加8000～9000ml，KOH补加530～550ml，制绒添加剂补加100～120ml。
6.根据权利要求1所述的一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，其特征在于，步骤S4中清洗制绒后硅片的清洗剂为0.03％的HCl和20ppma的O3的水溶液。
7.根据权利要求1所述的一种快速、高效、精准的单晶PERC绒面制备方法，其特征在于，步骤S5中所述的酸洗单晶硅片的溶液为8.7％的HF和10％的HCl水溶液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111543218.8A CN114284388A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种快速、高效、精准的单晶perc绒面制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111543218.8A CN114284388A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种快速、高效、精准的单晶perc绒面制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114284388A true CN114284388A (zh) | 2022-04-05 |
Family
ID=80872514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111543218.8A Pending CN114284388A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种快速、高效、精准的单晶perc绒面制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114284388A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114975686A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-30 | 正泰新能科技有限公司 | 一种单晶硅片及其制绒方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102115915A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-07-06 | 百力达太阳能股份有限公司 | 一种单晶硅制绒添加剂以及单晶硅制绒工艺 |
| CN102995126A (zh) * | 2011-09-08 | 2013-03-27 | 昊诚光电（太仓）有限公司 | 单晶硅电池片制绒药液及使用方法 |
| CN104701423A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-06-10 | 中建材浚鑫科技股份有限公司 | 一种新型单晶硅槽式碱制绒的方法 |
| CN110644057A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-03 | 湖南理工学院 | 一种含烷基糖苷的单晶硅制绒添加剂配方及使用方法 |
| CN112687764A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-20 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种单晶电池的制绒方法及由其制备的单晶电池 |
-
2021
- 2021-12-16 CN CN202111543218.8A patent/CN114284388A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102115915A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-07-06 | 百力达太阳能股份有限公司 | 一种单晶硅制绒添加剂以及单晶硅制绒工艺 |
| CN102995126A (zh) * | 2011-09-08 | 2013-03-27 | 昊诚光电（太仓）有限公司 | 单晶硅电池片制绒药液及使用方法 |
| CN104701423A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-06-10 | 中建材浚鑫科技股份有限公司 | 一种新型单晶硅槽式碱制绒的方法 |
| CN110644057A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-03 | 湖南理工学院 | 一种含烷基糖苷的单晶硅制绒添加剂配方及使用方法 |
| CN112687764A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-20 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种单晶电池的制绒方法及由其制备的单晶电池 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114975686A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-30 | 正泰新能科技有限公司 | 一种单晶硅片及其制绒方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kim et al. | Texturing of large area multi-crystalline silicon wafers through different chemical approaches for solar cell fabrication | |
| TWI494416B (zh) | 用於蝕紋單晶及多晶矽基板表面之酸性蝕刻溶液及方法 | |
| CN106229386B (zh) | 一种银铜双金属mace法制备黑硅结构的方法 | |
| CN110010721A (zh) | 一种基于se的碱抛光高效perc电池工艺 | |
| CN111129221A (zh) | 一种perc太阳能电池碱抛光制备方法 | |
| CN112117334A (zh) | 选择性发射极的制备方法及太阳能电池的制备方法 | |
| TWI390755B (zh) | 太陽能電池的製造方法 | |
| CN111710748A (zh) | 一种用热处理的n型单晶硅片制作shj太阳电池的方法 | |
| CN106601835A (zh) | 一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法 | |
| CN114921251B (zh) | 晶体硅制绒添加剂、晶体硅制绒剂以及晶体硅倒金字塔绒面结构的制备方法 | |
| CN108660510A (zh) | 一种新型单晶硅片制绒添加剂的制造及简单制绒方法 | |
| CN114284388A (zh) | 一种快速、高效、精准的单晶perc绒面制备方法 | |
| JP6367940B2 (ja) | 複合構造のシリコンウエハーの製造方法 | |
| JPWO2018003891A1 (ja) | 結晶シリコン系太陽電池およびその製造方法 | |
| CN114335204A (zh) | 硅片的制绒方法、硅片和太阳能电池 | |
| CN112768554B (zh) | 基于背面全接触钝化材料的碱抛光方法、晶硅太阳能电池及制备方法 | |
| CN106784049B (zh) | 一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池 | |
| CN204167329U (zh) | 冶金多晶硅太阳能电池片及太阳能电池板 | |
| Kulesza-Matlak et al. | Black silicon obtained in two-step short wet etching as a texture for silicon solar cells-surface microstructure and optical properties studies | |
| CN104409564B (zh) | 一种n型纳米黑硅的制备方法以及太阳能电池的制备方法 | |
| CN114628547A (zh) | 一种背表面局域形貌的太阳电池及其制备方法 | |
| WO2012165288A1 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| Ji et al. | Improvement of the surface structure for the surface passivation of black silicon | |
| CN113013293A (zh) | 一种异质结电池的制备方法 | |
| CN107858752A (zh) | 一种晶硅制绒液及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |