CN114664972A - 一种硅片的抛光方法、太阳能电池片的制备方法及太阳能电池片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅片的抛光方法。该硅片的抛光方法包括：S1、将P型硅片依次进行制绒、磷扩散处理，得到预制硅片；S2、将预制硅片放入装有抛光液的槽体内，光源照射所述预制硅片，使所述预制硅片进行抛光，得到背面抛光的硅片。该方法将硅片浸没与抛光液中抛光，不会破坏硅片正面的绒面，同时还能实现硅片背面的抛光，且提高了硅片的抛光效果，进而能提高由其制备得到的太阳能电池片的电池转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种硅片的抛光方法、太阳能电池片的制备方法及太阳能电池片。
背景技术
随着技术进步，新型高效晶体硅太阳电池对于硅片表面微结构提出了要求，硅片正面结构需要表面织构化，提升陷光能力；硅片背面结构则需要平整抛光，以降低表面复合，并提升背钝化效果。
现有的背面抛光技术，一般采用湿法化学刻蚀工艺实现背面抛光。例如，酸法刻蚀，让硅片漂浮或者利用滚轮带液的方式，使硅片单面与刻蚀液接触，从而实现背面抛光；而碱法刻蚀，需要将用掩膜保护硅片的正面，然后将硅片浸入热碱中，实现背面抛光。但是，酸法蚀刻的抛光效果不如碱法刻蚀，而碱法刻蚀抛光后需要除去正面的掩膜，且工艺角度上不适合链式流水线生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种硅片的抛光方法、太阳能电池片的制备方法及太阳能电池片，该方法将硅片浸没与抛光液中抛光，不会破坏硅片正面的绒面，同时还能实现硅片背面的抛光，且提高了硅片的抛光效果，进而能提高由其制备得到的太阳能电池片的电池转换效率。
本发明的第一方面是提供一种硅片的抛光方法，包括：
S1、将P型硅片依次进行制绒、磷扩散处理，得到预制硅片；
S2、将预制硅片放入装有抛光液的槽体内，光源照射所述预制硅片，使所述预制硅片进行抛光，得到背面抛光的硅片。
优选地，所述步骤S2中，所述预制硅片接收到的光照强度为500-3000W/m2。
优选地，所述步骤S2中，所述光源设置在所述槽体内。
优选地，所述步骤S2中，所述预制硅片的背面朝向所述光源。
优选地，所述光源照射的光的波长为450-900nm。
优选地，所述光源照射的光的波长为550-660nm。
优选地，所述抛光液为酸性抛光液或者碱性抛光液；所述酸性抛光液包括氢氟酸、硝酸、磷酸、硫酸和水杨酸中的至少一种；所述碱性抛光液包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硫酸铵和氨水中的至少一种。
优选地，所述抛光液中还包括电解质；所述电解质包括氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠、硝酸钾和硝酸钠中的至少一种。
优选地，所述抛光液中还包括消泡剂和/或表面活性剂。
本发明的第二方面是提供一种太阳能电池片的制备方法，包括对硅片进行抛光，所述抛光的方法为前述的抛光方法。
本发明的第三方面是提供一种太阳能电池片，所述太阳能电池片由前述的制备方法制备得到。
本发明通过光照射硅片，硅片受光后产生光生载流子并汇集在硅片的正面和背面，硅片正面呈负电性，作为阴极不会被抛光液刻蚀；硅片的背面呈正电性，作为阳极会优先被抛光液刻蚀，而且由于尖端放电的特性，硅片背面的突出部分被刻蚀速率更高，从而实现硅片的背面抛光，抛光效果好。
附图说明
图1是本发明硅片置于装有抛光液的槽体内的示意图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种硅片的抛光方法，包括：
S1、将P型硅片依次进行制绒、磷扩散处理，得到预制硅片；
S2、将预制硅片放入装有抛光液的槽体内，光源照射所述预制硅片，使所述预制硅片进行抛光，得到背面抛光的硅片。
本发明通过光照射硅片，硅片受光后产生光生载流子并汇集在硅片的正面和背面，硅片正面呈负电性，作为阴极不会被抛光液刻蚀；硅片的背面呈正电性，作为阳极会优先被抛光液刻蚀，而且由于尖端放电的特性，硅片阳背面的突出部分被刻蚀速率更高，从而实现硅片的背面抛光，抛光效果好。需要说明的是，所述P型硅片依次进行制绒、磷扩散处理后形成PN结，将磷扩散形成N型的一面称为正面，与正面相对的另一面称为背面。
在本发明中，将P型硅片依次进行制绒、磷扩散处理，得到预制硅片，所述制绒可以是本领域的常规制绒处理，本发明不做限定。例如，制绒可以是链式酸法制绒（虫孔状绒面）、槽式碱法制绒（金字塔绒面）、干法（RIE）或湿法黑硅（MCCE）制绒。将P型硅片进行制绒后，对P型硅片的其中一面进行磷扩散，从而使P型硅片形成PN结。所述磷扩散可以是本领域的常规磷扩散处理，本发明不做限定。
在一些实施例中，所述步骤S2中所述预制硅片接收到的光照强度为500-3000W/m2。其中，对所述光源所在的位置以及光源与硅片的距离不做限定，只要使所述预制硅片接收到的光照强度为500-3000W/m2范围即可。若所述预制硅片接收到的光照强度过低，硅片产生的光生电流小，不利于抛光反应的进行；若光照强度在合适值上继续提高，由于光生电压增长缓慢，对于反应速率的提升作用不明显，不利于系统功耗和温度控制。
在一些实施例中，将所述光源设置在所述槽体内，能进一步增强光对硅片的照射，提高光的利用率。
在一些实施例中，所述步骤S2中，所述预制硅片的背面朝向所述光源，即光源正对预制硅片的背面进行照射，使预制硅片能更好地受到光源照射，利于产生光生载流子并汇集在硅片的正面和背面，使硅片的正面呈负电性，不易被抛光液刻蚀；硅片的背面呈正电性，作为阳极会优先被抛光液刻蚀，实现硅片的背面抛光。为了进一步提高硅片对光的吸收，优选地，所述光源照射的光的波长为450-900nm，进一步优选地，所述光源照射的光的波长为550-660nm。
在本发明中，所述抛光液为本领域常规使用的抛光液，能实现硅片的背面抛光即可。所述抛光液可以是酸性抛光液或者碱性抛光液；所述酸性抛光液包括氢氟酸、硝酸、磷酸、硫酸和水杨酸中的至少一种；所述碱性抛光液包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硫酸铵和氨水中的至少一种。
在一些实施例中，为了提高抛光液中电流的传输，提高抛光液对硅片背面的刻蚀速度，优选地，所述抛光液中还包括电解质；所述电解质包括氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠、硝酸钾和硝酸钠中的至少一种。
在一些实施例中，为了提高硅片的背面抛光效果，优选地，所述抛光液中还包括助剂，所述助剂可以包括消泡剂和/或表面活性剂。例如，消泡剂可以是改性聚醚、改性氧烷和醇类消泡剂中的至少一种；表面活性剂可以是聚乙二醇、依地硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚、司班、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、糖精和硫脲中的至少一种。
在一具体实施例中，将P型硅片依次进行制绒、磷扩散处理，得到预制硅片，所述预制硅片进行磷扩散处理的一面称为正面，与正面相对的另一面称为背面；
如图1所示，将预制硅片2的正面朝上放入装有抛光液的槽1体内，槽体中设置有透明支撑结构（如支撑杆或滚轮等，图中未显示），使预制硅片能水平放置于槽体中；
在支撑结构下方设置有光源3，所述光源的形状不做限定，可以为棒状或者球状等；所述光源具有多个，且多个所述光源平行设置在支撑结构下方，以使预制硅片的背面受光均匀。所述光源在进行抛光过程中，能正常发光。
本发明还提供了一种太阳能电池片的制备方法，包括对硅片进行抛光，所述抛光的方法为前述的抛光方法。
在一些实施例中，太阳能电池片的制备方法包括：P型硅片依次进行制绒、磷扩散处理，得到预制硅片；将预制硅片放入装有抛光液的槽体内，所述槽体内设置有光源，所述光源照射所述预制硅片，所述预制硅片进行化学抛光，得到背面抛光的硅片；将背面抛光后的硅片依次进行背面氧化铝钝化，正面及背面PECVD（等离子体增强化学气相沉积）氮化硅，激光消融，印刷及金属化，得到太阳能电池片。所述太阳能电池片在制备过程中，硅片背面的抛光效果好，进而能提高由其制备得到的太阳能电池片的电池转换效率。
本发明同时提供了一种太阳能电池片，所述太阳能电池片由前述的制备方法制备得到。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例1
（1）将P型硅片置于槽式制绒设备进行碱制绒，得到制绒后的硅片；
（2）制绒后的硅片在扩散炉中通入磷源三氯氧磷进行高温热扩散，得到磷扩散的预制硅片，将N型的一面（扩散面）称为正面，另一面称为背面；
（3）硅片正面朝上放入装有抛光液的槽体内，槽体中设置有透明支撑杆，使预制硅片能水平放置于槽体中，在支撑杆下方设置有光源；其中，抛光液的组成为：硝酸30%，硫酸10%，磷酸15%，氢氟酸10%，去离子水35%；光源选择：LED绿光光源，波长550nm；抛光过程中，光源正常发光，硅片表面接收到的光照强度为1000W/m2，抛光液的温度为50℃，抛光时间为5min，得到背面抛光的硅片A1。
实施例2
本实施例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，步骤（3）中，抛光液的组成为：硝酸20%，硫酸20%，磷酸15%，氢氟酸15%，水杨酸3%，糖精2%，去离子水25%；光源选择：LED绿光光源，波长550nm；抛光过程中，光源正常发光，硅片表面接收到的光照强度为1000W/m2，抛光液的温度为55℃，抛光时间为8min，得到背面抛光的硅片A2。
实施例3
本实施例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，
光源选择：LED红光光源，波长660nm；最终得到背面抛光的硅片A3。
实施例4
本实施例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，
光源选择：LED蓝光光源，波长460nm；最终得到背面抛光的硅片A4。
实施例5
本实施例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，
硅片表面接收到的光照强度为300W/m2；最终得到背面抛光的硅片A5。
实施例6
本实施例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，
硅片表面接收到的光照强度为500W/m2；最终得到背面抛光的硅片A6。
实施例7
本实施例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，
硅片表面接收到的光照强度为1800 W/m2；最终得到背面抛光的硅片A7。
实施例8
本实施例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，
硅片表面接收到的光照强度为3000 W/m2；最终得到背面抛光的硅片A8。
实施例9
本实施例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，
抛光液的组成为：抛光液的组成为：氢氧化钠10%，硅酸钠2%，硫酸钠8%，十二烷基苯磺酸钠1.5%，硫脲1.5%，去离子水78%；抛光温度45℃，时间5min。最终得到背面抛光的硅片A9。
对比例1
本对比例的背面抛光的硅片的制备步骤与实施例1相同，不同之处在于，
步骤（3）中的LED绿光光源关闭，不发光。
得到背面抛光的硅片D1。（对比例1关闭光源后，制得的硅片有正面刻蚀现象，会破坏电池片的正常发电结构，导致最终效率下降甚至失效）
对比例2
本对比例的背面抛光的硅片的制备采用常规的酸法蚀刻，
SCHMID酸法刻蚀，硅片正面朝上进入槽体，正面预先喷淋一层去离子水膜，以保护硅片正面不被刻蚀。槽体中设有滚轮支撑硅片并带动硅片前进，使硅片略高于槽体中刻蚀液液面，利用滚轮上的毛细结构带液能刻蚀硅片背部并避免硅片浸入刻蚀液中，刻蚀液组成：硝酸:氢氟酸=5:1。刻蚀槽后硅片还需经KOH碱洗和HF酸洗工艺去除表面多余的多孔硅和磷硅玻璃（PSG）。
得到背面抛光的硅片D2。
性能测试
反射率：采用积分式反射仪测试抛光后硅片的背面的反射率。
表1
通过实施例与对比例可以看出，本发明提供的硅片的抛光方法，抛光后硅片的反射率高，反射率高的硅片制成太阳能电池片，太阳能电池片的电池转换效率也相应地得到提高。而对比例1的硅片抛光过程中，没有光源照射，制得的硅片的正面有刻蚀现象，会破坏由其制成的太阳能电池片的正常发电结构，导致最终电池转换效率下降甚至失效。相对于对比例2，本发明的提供的硅片的抛光方法能进一步提高硅片的抛光效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (11)
1.一种硅片的抛光方法，其特征在于，包括：
S1、将P型硅片依次进行制绒、磷扩散处理，得到预制硅片；
S2、将预制硅片放入装有抛光液的槽体内，光源照射所述预制硅片，使所述预制硅片进行抛光，得到背面抛光的硅片。
2.根据权利要求1所述的抛光方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述预制硅片接收到的光照强度为500-3000W/m2。
3.根据权利要求1所述的抛光方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述光源设置在所述槽体内。
4.根据权利要求1所述的抛光方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述预制硅片的背面朝向所述光源。
5.根据权利要求1所述的抛光方法，其特征在于，所述光源照射的光的波长为450-900nm。
6.根据权利要求5所述的抛光方法，其特征在于，所述光源照射的光的波长为550-660nm。
7.根据权利要求1所述的抛光方法，其特征在于，所述抛光液为酸性抛光液或者碱性抛光液；
所述酸性抛光液包括氢氟酸、硝酸、磷酸、硫酸和水杨酸中的至少一种；
所述碱性抛光液包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硫酸铵和氨水中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的抛光方法，其特征在于，所述抛光液中还包括电解质；所述电解质包括氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠、硝酸钾和硝酸钠中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的抛光方法，其特征在于，所述抛光液中还包括消泡剂和/或表面活性剂。
10.一种太阳能电池片的制备方法，其特征在于，包括对硅片进行抛光，所述抛光的方法采用权利要求1-9任意一项所述的抛光方法。
11.一种太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片由权利要求10所述的制备方法制备得到。
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