CN114933905A - 一种晶硅制绒添加剂及制绒方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种晶硅制绒添加剂及制绒方法，涉及晶硅太阳能电池领域。晶硅制绒添加剂的组分按质量百分数计包括：0.1％‑10％的次氯酸盐，0.01％‑1％的聚奈甲醛磺酸钠盐，0.001％‑0.1％的羟丙基甲基纤维素，余量为去离子水。制绒方法主要是将硅片放入制绒液中进行反应，制绒液为上述的晶硅制绒添加剂和碱性溶液混合而成。晶硅制绒添加剂及制绒方法的工艺简单，与现有的碱制绒生产工艺相兼容，成本较低，且制备的V型槽结构具有优异的全向性，实际应用价值较高。
Description
技术领域
本申请涉及晶硅太阳能电池领域，具体而言，涉及一种晶硅制绒添加剂及制绒方法。
背景技术
低碳能源和绿色环境是世界发展的大趋势，其中光伏发电是一种绿色可再生能源并逐渐成为我国能源的重要组成部分。晶硅太阳能电池占据光伏发电95％以上的份额，提高电池的光电转换效率以及降低生产成本一直是晶硅太阳能电池的发展主题。原始硅片表面具有较高的反射率，因此需要对其表面进行制绒形成绒面结构以降低反射率，制绒作为晶硅太阳能电池制备过程中的前处理工序，也是不可或缺的工序，对后续的处理工序具有重要影响并最终影响电池的转换效率。在太阳能电池实际应用过程中，随着太阳东升西落，太阳光的入射角度是变化的，而太阳能电池一般安装固定在某一个角度以在太阳当空时获得最大的光吸收，这会导致在上午、傍晚太阳光入射角度偏大的情况下反射率过高，从而使得该时段实际的发电效果变差。
目前，通常使用的制绒方法是采用加热后的一定浓度的碱配合制绒添加剂，在硅片的(100)晶面上制备随机分布的金字塔结构，这种制绒方法可以将硅片表面的反射率从30％以上降低到10％左右，该反射率是光垂直入射到硅片表面测试所得。但是金字塔结构对其他入射角度太阳光的反射比较敏感，不具备较好的全向性。后来发现V型槽结构具有良好的全向性，即当太阳光的入射角度在较大的范围内变化时，V型槽结构的反射率始终可以保持在较低的范围内，从而可以在不同光照条件下实现良好的光吸收，因而V型槽结构被认为是一种更适合实际应用的绒面结构。
硅片表面V型槽结构的常规制备方法为掩膜法，其制备过程较复杂且成本较高。另外，申请号为CN201910154180的中国发明专利公开了一种采用金属离子催化刻蚀法(MCCE)，具体是采用铜离子盐、氢氟酸和氧化剂的酸性制绒液制备V型槽结构。虽然该方法相对掩膜法更简单，但是制绒液中含有金属离子，在制绒完成后需要采用浓硝酸进行清洗，导致废水处理成本高，而且金属离子可能会残留在硅片上造成污染而影响太阳能电池的转换效率。此外，该金属离子催化刻蚀法是在酸性条件下进行的，与目前最广泛使用的碱制绒工艺不兼容，需要另外设计制造专门的制绒设备来完成该工艺，且酸性制绒液的成本要高于碱性制绒液，因而该方法的成本偏高。
因此，目前的硅片表面V型槽结构的制备方法限制了V型槽结构在太阳能电池中的应用和发展，亟需一种工艺简单、成本低廉的V型槽结构制备方法。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种晶硅制绒添加剂及制绒方法，工艺简单，与现有的碱制绒生产工艺相兼容，成本较低，且制备的V型槽结构具有优异的全向性，实际应用价值较高。
第一方面，本申请实施例提供了一种晶硅制绒添加剂，其组分按质量百分数计包括：
在上述技术方案中，利用含有特定组分的晶硅制绒添加剂，通过各组分之间的协同作用，可以使硅片在碱性溶液中制备出V型槽结构，还可以控制V型槽结构的形貌和尺寸。V型槽结构具有优异的全向性，实际应用价值较高，V型槽结构垂直方向的反射率与常规碱制绒得到的金字塔结构相当，V型槽结构在不同角度入射光条件下均具有良好的陷光效果，全向性反射率优于常规金字塔结构。
晶硅制绒添加剂能够制备出V型槽结构的关键因素在于各个组分的互相协同效应：制绒反应初期阶段会沿着线痕方向发生反应，羟丙基甲基纤维素是比较强的形核剂，能够在硅片表面的线痕方向迅速形成起绒点；次氯酸盐能够调节刻蚀的各向异性因子，在线痕区的起绒点优先反应，而非线痕区的反应较慢，在后续的反应过程中逐渐形成沿线痕方向的V型槽结构。聚奈甲醛磺酸钠盐起到绒面调节剂的作用，由于聚奈甲醛磺酸钠具有较强的分散性，能够将制绒液均匀的分布在硅片表面，使得反应过程更加均匀，另外可以辅助起绒点的合并，促进V型槽结构的形成。
此外，晶硅制绒添加剂中不含会造成污染的贵金属离子，不会造成金属杂质污染，环保且处理成本低。利用该晶硅制绒添加剂即可与现有的碱制绒金字塔生产工艺相兼容，工艺简单，成本较低，实际应用价值较高。
在一种可能的实现方式中，其组分按质量百分数计包括：
在上述技术方案中，若羟丙基甲基纤维素加入过多会形成较多的起绒点，从而形成独立的金字塔，不利于后续的V型槽的形成。若没有添加次氯酸盐，则线痕区和非线痕区的反应速率差异缩小，最终形成金字塔结构。
在一种可能的实现方式中，次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾中的至少一种。
第二方面，本申请实施例提供了一种制绒方法，将硅片放入制绒液中进行反应，制绒液为第一方面提供的晶硅制绒添加剂和碱性溶液混合而成。
在上述技术方案中，通过在碱性溶液中加入一定浓度的晶硅制绒添加剂即可在硅片表面制备得到V型槽结构，该制绒方法能够与现有的碱制绒金字塔结构的生产工艺相兼容，工艺简单，成本较低，且制备的V型槽结构具有优异的全向性反射性能，针对光伏市场的晶硅制绒方面具有极大的实际利用价值。
在一种可能的实现方式中，碱性溶液的质量分数为0.3％-3％，碱性溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾的去离子水溶液。
在一种可能的实现方式中，晶硅制绒添加剂与碱性溶液的体积比为0.2:100-2:100。
在一种可能的实现方式中，硅片为金刚线切割的单晶硅片。
在上述技术方案中，经金刚线切割，单晶硅片表面形成浅槽线痕。
在一种可能的实现方式中，制绒液的温度为60℃-85℃。
在一种可能的实现方式中，反应时间为300s-1200s。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1中制得的硅片制绒面的SEM图；
图2为本申请实施例5中制得的硅片制绒面的SEM图；
图3为对比例1中制得的硅片制绒面的SEM图。
具体实施方式
申请人发现，通常采用碱制绒获得随机分布的正金字塔结构，这是因为碱对硅片不同晶面取向的刻蚀速率差异导致的，硅片的(111)面刻蚀速率慢，(100)面刻蚀速率快，最终形成由(111)面组成的金字塔结构。
申请人经过大量研究发现：利用金刚线切割形成的线痕以及制绒液中添加特定组分，以调控在线痕区和非线痕区的刻蚀顺序和速率，是制备形成V型槽结构的关键因素。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的晶硅制绒添加剂及制绒方法进行具体说明。
本申请实施例提供一种晶硅制绒添加剂，其组分按质量百分数计包括：0.1％-10％的次氯酸盐，0.01％-1％的聚奈甲醛磺酸钠盐，0.001％-0.1％的羟丙基甲基纤维素，余量为去离子水。可选地，晶硅制绒添加剂的组分按质量百分数计包括：0.5％-5％次氯酸盐，0.05％-0.5％聚奈甲醛磺酸钠盐，0.005％-0.05％羟丙基甲基纤维素，余量为去离子水。
本实施例中，次氯酸盐为次氯酸钠NaClO、次氯酸钾中的至少一种，本申请对此并不作特别限定。聚萘甲醛磺酸钠盐的CAS号为9084-06-4，化学式:C21H14Na2O6S2。羟丙基甲基纤维素的CAS号为9004-65-3。
本申请实施例还提供一种制绒方法，主要是将硅片放入制绒液中进行反应，制绒液为上述的晶硅制绒添加剂和碱性溶液混合而成。
本申请实施例中，硅片为金刚线切割的单晶硅片，其表面具有平行排布的条状浅槽线痕。碱性溶液的质量分数为0.3％-3％，碱性溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾的去离子水溶液。晶硅制绒添加剂与碱性溶液的体积比为0.2:100-2:100。
本申请实施例中，制绒液的温度为60℃-85℃，即反应温度为60℃-85℃。反应时间为300s-1200s。
本申请实施例的制绒方法制备工艺简单，与现有碱制绒量产工艺兼容，无需使用金属离子，非常适合产业化生产。
本申请实施例提供一种制绒方法的应用，其用于太阳能电池的制备，以在硅片表面形成V型槽结构的绒面。需要说明的是，本申请实施例的制绒方法适用于各种类型太阳能电池的制备，包括但不限于PERC太阳能电池、TOPcon太阳能电池、HJT太阳能电池、IBC太阳能电池等。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种太阳能电池，其按照以下制备过程制得：
(1)、配制晶硅制绒添加剂，按质量百分数计，将1.5％的次氯酸钠、0.01％的羟丙基甲基纤维素、0.2％的聚奈甲醛磺酸钠盐加入到98.29％的去离子水中，混合均匀配成晶硅制绒添加剂。
(2)、配制质量百分数为1.5％的氢氧化钠去离子水溶液，即碱性溶液。
(3)、取步骤(1)配制的晶硅制绒添加剂以体积百分比0.5％加入到步骤(2)的碱性溶液中，混合得到碱性制绒液并将碱性制绒液升温到68℃并恒温。
(4)、将金刚线切割的单晶硅片浸入到步骤(3)制得的碱性制绒液中，反应1000s，在硅片表面形成制绒面。
图1为本实施例制得硅片制绒面的SEM图，由图1可以看出，其表面基本上全部为V型槽结构。
(5)按照PERC工艺流程将制绒后的硅片制备成PERC太阳能电池，具体包括以下工序：
扩散→激光SE→前氧化→单面去磷硅玻璃→碱抛→后氧化→背面沉积Al2O3钝化膜→背面沉积SiNx膜→正面沉积SiNx膜→背面激光开槽→丝网印刷→烧结测试。
实施例2
本实施例提供一种太阳能电池，其制备过程与实施例1的不同之处在于：实施例2中的制绒液温度为78℃，制绒时间为600s，其他制备过程及参数均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种太阳能电池，其制备过程与实施例1的不同之处在于：实施例3中的晶硅制绒添加剂与碱性溶液的体积百分比为1％，其他制备过程及参数均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种太阳能电池，其制备过程与实施例1的不同之处在于：实施例4中的碱性溶液的氢氧化钠质量百分数为0.5％，其他制备过程及参数均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种太阳能电池，其制备过程与实施例1的不同之处在于：
(1)、配制晶硅制绒添加剂，按质量百分数计，将5％的次氯酸钠、0.05％的羟丙基甲基纤维素、0.5％的聚奈甲醛磺酸钠盐加入到94.45％的去离子水中，混合均匀配成晶硅制绒成添加剂。
(2)、配制质量百分数为2％的氢氧化钠去离子水溶液(碱性溶液)。
(3)、取步骤(1)配制的晶硅制绒添加剂以体积百分比0.2％加入到步骤(2)的碱性溶液中，得到碱性制绒液并将碱性制绒液升温到72℃并恒温。
(4)、将金刚线切割的单晶硅片浸入到步骤(3)制得的碱性制绒液中，反应800s，在硅片表面形成制绒面。
图2为本实施例制得硅片制绒面的SEM图，由图2可以看出，其表面基本上全部为V型槽结构，且V型槽几乎呈平行排布。
对比例1
本对比例提供一种太阳能电池，其制备过程与实施例1的不同之处在于：
(1)、配制质量百分数为1.5％氢氧化钠去离子水溶液(碱性溶液)。
(2)、取时创TS55制绒添加剂产品以体积百分比0.5％加入到步骤(1)的碱性溶液中，配制成碱性制绒液，并升温到80℃保持恒温。
(3)、将金刚线切割的单晶硅片浸入到步骤(2)制得的碱性制绒液中，反应420s，在硅片表面形成制绒面。
图3为本对比例制得硅片制绒面的SEM图，由图3可以看出，其表面为随机分布的正金字塔结构。
对比例2
本对比例提供一种太阳能电池，其制备过程与实施例1的不同之处在于：配制晶硅制绒添加剂，按质量百分数计，将5％的次氯酸钠、0.15％的羟丙基甲基纤维素、0.5％的聚奈甲醛磺酸钠盐加入到94.35％的去离子水中，混合均匀配成晶硅制绒成添加剂。
本对比例制得硅片制绒面显示没有完整的金字塔结构。
对比例3
本对比例提供一种太阳能电池，其制备过程与实施例1的不同之处在于：配制晶硅制绒添加剂，按质量百分数计，将0.05％的羟丙基甲基纤维素、0.5％的聚奈甲醛磺酸钠盐加入到99.45％的去离子水中，混合均匀配成晶硅制绒成添加剂。
本对比例制得硅片制绒面显示没有完整的金字塔结构，也没有V型槽。
一、全向反射率测试
测试实施例1-5和对比例1中硅片制绒面的反射率，分别测试垂直入射角90°的反射率，即垂直反射率；再测试入射角10°-80°范围内不同入射角的反射率，再计算得到平均反射值，即为全向反射率，具体结果参见表2：
表2不同制绒面的反射率
| 垂直反射率(％) | 全向反射率(％) | |
| 实施例1 | 9.5 | 9.25 |
| 实施例2 | 10.3 | 9.92 |
| 实施例3 | 10.0 | 9.52 |
| 实施例4 | 9.9 | 9.83 |
| 实施例5 | 9.7 | 9.47 |
| 对比例1 | 10.2 | 11.04 |
| 对比例2 | 20 | - |
| 对比例3 | 大于20 | - |
二、性能测试
测试实施例1-5和对比例1制备成的太阳能电池的电池性能，具体结果参见表2：
表2不同太阳能电池的性能结果
| Uoc(V) | Jsc(mA/cm<sup>2</sup>) | FF(％) | Eff(％) | |
| 实施例1 | 0.6895 | 40.95 | 81.81 | 23.099 |
| 实施例2 | 0.6892 | 40.93 | 81.61 | 23.021 |
| 实施例3 | 0.6887 | 40.94 | 81.72 | 23.041 |
| 实施例4 | 0.6889 | 40.91 | 81.77 | 23.045 |
| 实施例5 | 0.6894 | 40.94 | 81.76 | 23.076 |
| 对比例1 | 0.6885 | 40.91 | 81.73 | 23.021 |
由于对比例2和对比例3制绒后的反射率较高，一般直接处理成异常片进行返工，无需做成电池测试效率。
通过对比实施例1、实施例5和对比例1的绒面结构以及表1可以发现：本申请制备的V型槽结构具有优异的全向性。
通过对比表1和表2可以发现，采用本申请的晶硅制绒添加剂及制绒方法所获得的PERC太阳能电池的效率相较于对比例1采用常规工艺制备的效率高，主要体现在电流上的提升，这主要与制绒面的减反射性能有关，V型槽结构相较于金字塔结构具有更优异的减反射性能。
综上所述，本申请实施例的晶硅制绒添加剂及制绒方法的工艺简单，与现有的碱制绒生产工艺相兼容，成本较低，且制备的V型槽结构具有优异的全向性，实际应用价值较高。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种晶硅制绒添加剂，其特征在于，其组分按质量百分数计包括：
2.根据权利要求1所述的晶硅制绒添加剂，其特征在于，其组分按质量百分数计包括：
3.根据权利要求1所述的晶硅制绒添加剂，其特征在于，所述次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾中的至少一种。
4.一种制绒方法，其特征在于，将硅片放入制绒液中进行反应，所述制绒液为如权利要求1至3中任一项所述的晶硅制绒添加剂和碱性溶液混合而成。
5.根据权利要求4所述的制绒方法，其特征在于，所述碱性溶液的质量分数为0.3％-3％，所述碱性溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾的去离子水溶液。
6.根据权利要求5所述的制绒方法，其特征在于，所述晶硅制绒添加剂与所述碱性溶液的体积比为0.2:100-2:100。
7.根据权利要求4所述的制绒方法，其特征在于，所述硅片为金刚线切割的单晶硅片。
8.根据权利要求4所述的制绒方法，其特征在于，所述制绒液的温度为60℃-85℃。
9.根据权利要求4所述的制绒方法，其特征在于，所述反应时间为300s-1200s。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4137123A (en) * | 1975-12-31 | 1979-01-30 | Motorola, Inc. | Texture etching of silicon: method |
| JPH11238893A (ja) * | 1990-10-23 | 1999-08-31 | Canon Inc | 太陽電池の製造方法 |
| WO2003105209A1 (ja) * | 2002-06-06 | 2003-12-18 | 関西ティー・エル・オー株式会社 | 太陽電池用多結晶シリコン基板の製造方法 |
| CN104120495A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-29 | 上海应用技术学院 | 一种用于单晶硅表面织构化的制绒液及其制备方法 |
| CN111485290A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-04 | 杭州聚力氢能科技有限公司 | 单晶硅表面处理用的制绒添加剂、制绒剂以及单晶硅表面制绒的方法 |
| CN111509077A (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-07 | 嘉兴尚能光伏材料科技有限公司 | 单晶硅片制绒方法 |
| CN113817472A (zh) * | 2021-11-23 | 2021-12-21 | 绍兴拓邦电子科技有限公司 | 一种太阳能电池硅片的制绒工艺 |
| WO2022033482A1 (zh) * | 2020-08-12 | 2022-02-17 | 北京绿波静心新能源科技有限公司 | 硅太阳能电池制备方法、硅晶片以及硅太阳能电池片 |
| CN114182356A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-15 | 江苏捷捷半导体新材料有限公司 | 一种低反射率单晶硅片制绒添加剂、制备方法及其用途 |
-
2022
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4137123A (en) * | 1975-12-31 | 1979-01-30 | Motorola, Inc. | Texture etching of silicon: method |
| JPH11238893A (ja) * | 1990-10-23 | 1999-08-31 | Canon Inc | 太陽電池の製造方法 |
| WO2003105209A1 (ja) * | 2002-06-06 | 2003-12-18 | 関西ティー・エル・オー株式会社 | 太陽電池用多結晶シリコン基板の製造方法 |
| CN104120495A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-29 | 上海应用技术学院 | 一种用于单晶硅表面织构化的制绒液及其制备方法 |
| CN111509077A (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-07 | 嘉兴尚能光伏材料科技有限公司 | 单晶硅片制绒方法 |
| CN111485290A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-04 | 杭州聚力氢能科技有限公司 | 单晶硅表面处理用的制绒添加剂、制绒剂以及单晶硅表面制绒的方法 |
| WO2022033482A1 (zh) * | 2020-08-12 | 2022-02-17 | 北京绿波静心新能源科技有限公司 | 硅太阳能电池制备方法、硅晶片以及硅太阳能电池片 |
| CN113817472A (zh) * | 2021-11-23 | 2021-12-21 | 绍兴拓邦电子科技有限公司 | 一种太阳能电池硅片的制绒工艺 |
| CN114182356A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-15 | 江苏捷捷半导体新材料有限公司 | 一种低反射率单晶硅片制绒添加剂、制备方法及其用途 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| BASU, PRABIR KANTI 等: "Single-Component Damage-Etch Process for Improved Texturization of Monocrystalline Silicon Wafer Solar Cells", IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS, vol. 3, no. 4, pages 1222 - 1228, XP011527227, DOI: 10.1109/JPHOTOV.2013.2270357 * |
| 周兆忠 等: "多晶硅表面制绒技术研究现状", 材料导报, no. 09, pages 58 - 64 * |
| 孙林锋: "单晶硅太阳能电池表面制绒新方法研究", 中国知网, no. 3, pages 1 - 62 * |
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