CN115207154A - 一种异质结太阳能电池制绒清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，包括如下步骤：硅片进行预清洗处理，SDE抛光处理，SC1溶液清洗，制绒，SC1溶液清洗，后清洗处理，HF清洗，烘干。本发明的制绒清洗方法制绒绒面均匀性好，表面洁净度高，满足非晶硅钝化要求同时清洗工艺步骤简化也减少了废液排放。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池制绒清洗方法。
背景技术
能源危机下光伏产业发展迅速，进一步推广光伏应用的关键是提高太阳能电池片的光电转换效率，降低电池片的制作成本。异质结太阳能电池由于其具有转换效率高，制备流程简单，温度系数低等特点，目前受到广泛的关注，有望成为下一代高效太阳能电池技术之一。
异质结太阳能电池由于硅片表面直接作为异质结界面的一部分，其对硅片表面状态要求异常严格，硅片表面结构形式及洁净度直接影响到电池片转换效率和良率。目前为了提高硅片表面的洁净度及提升非晶硅成膜质量，在异质结电池制绒清洗过程中采用化学抛光(CP)及SC1、SC2清洗液反复清洗的方式。该技术可以有效提升硅片表面的洁净度，但随着现在对大产能的要求，设备所需槽体数量繁多且化学品、纯水用量也相当巨大，不符合低能耗发展要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，即可保证异质结太阳能电池对硅片表面的严苛要求又能简化工艺减少设备投入以及化学品、纯水的使用量。
为解决上述技术问题，本发明提出的一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，包括如下步骤：
(1)硅片进行预清洗处理；
(2)将步骤(1)硅片进行SDE抛光处理；
(3)将步骤(2)硅片用SC1溶液清洗；
(4)将步骤(3)硅片用制绒液制绒形成金字塔绒面；
(5)将步骤(4)硅片用SC1溶液清洗；
(6)将步骤(5)硅片进行后清洗处理；
(7)将步骤(6)硅片进行HF清洗处理；
(8)将步骤(7)硅片进行烘干处理；
进一步的，步骤(1)中所述预清洗溶液为SC1溶液即NH4OH或KOH与H2O2的混合水溶液或HF/臭氧水溶液；其中，SC1溶液中NH4OH或KOH浓度为1-5％，H2O2浓度为3-6％，温度为65-80℃；HF/臭氧水溶液中HF浓度为0.2-1.0％，臭氧浓度为20-80ppm；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物；
进一步的，步骤(2)中所述SDE抛光采用较高浓度的KOH溶液进行表面粗抛，去除硅片表面机械损伤层；KOH溶液浓度为5-15％，温度为70-90℃；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物；
进一步的，步骤(3)和步骤(5)中用所述SC1溶液即NH4OH或KOH与H2O2的混合水溶液进一步清洁硅片表面残余物；SC1溶液中NH4OH或KOH浓度为2-5％，H2O2浓度为3-6％，温度为65-80℃；而后纯水溢流清洗去除表面化学液；
进一步的，步骤(4)中所述制绒液为KOH与制绒添加剂的混合水溶液，KOH溶液浓度为1-8％，制绒添加剂浓度为0.5-2％，温度为70-90℃，可根据需要调整获得不同金字塔尺寸的绒面结构；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物；
进一步的，步骤(6)中所述后清洗处理溶液为酸性水溶液，可以是盐酸、氢氟酸和双氧水的混合水溶液，或是盐酸、氢氟酸和硝酸的混合水溶液，又或是盐酸、氢氟酸和臭氧的混合水溶液；处理温度为20-50℃，处理时间为1-5min；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物；
进一步的，步骤(7)用所述HF酸溶液进一步去除硅片表面氧化层，HF浓度为2-8％；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物，再在温水中慢提拉出片；
进一步的，步骤(8)所述烘干采用洁净空气或氮气烘干，烘干温度为35-65℃；
本发明的有益之处在于：
本发明的制绒清洗方法硅片首先经过预处理可有效减少因来料脏污等不良造成制绒异常，可适应不同硅片来源；而硅片在SDE抛光处理过程中由于反应产物较多不易清洁，在其后用SC1溶液处理将表面残余物去除干净有利于硅片在后续制绒过程中形成密集度高、均一性好的金字塔绒面，同时扩宽了不同制绒添加剂的选择范围。
本发明的后清洗处理利用酸性溶液对硅的各向同性腐蚀作用将金字塔做圆润化处理的同时去除金属离子等杂质，既能满足异质结太阳能电池对高洁净表面和非晶硅钝化匹配的要求又简化了工艺步骤也减少了废液排放。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种异质结太阳能电池制绒清洗方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，包括如下步骤：
(1)硅片进行预清洗处理，预清洗溶液为KOH和H2O2的混合水溶液，KOH浓度为2％，H2O2浓度为4％，温度为75℃；再用纯水溢流清洗；
(2)将步骤(1)硅片进行SDE抛光处理，硅片被浓度为10％，温度为80℃的KOH溶液中腐蚀去除表面机械损伤层；再用纯水溢流清洗；
(3)将步骤(2)硅片用SC1溶液清洗，KOH浓度为2％，H2O2浓度为4％，温度为75℃；再用纯水溢流清洗；
(4)将步骤(3)硅片用制绒液制绒形成金字塔绒面，KOH浓度为3％，制绒添加剂浓度为0.6％，温度为80℃，使得硅片表面形成2-5um大小的金字塔绒面；再用纯水溢流清洗；
(5)将步骤(4)硅片用SC1溶液清洗，KOH浓度为3％，H2O2浓度为5％，温度为80℃；再用纯水溢流清洗；
(6)将步骤(5)硅片进行后清洗处理，后清洗溶液为盐酸、氢氟酸和双氧水的混合水溶液，盐酸浓度为2-5％，氢氟酸浓度为0.5-2％，双氧水浓度为5-10％，处理温度为30-50℃，处理时间为1-3min；再用纯水溢流清洗；利用双氧水的氧化作用将硅片表面氧化后再通过氢氟酸将氧化层去除，经过反复的氧化-腐蚀的过程表面金字塔变得圆润从而有利于后续非晶硅膜层的生长，同时溶液中的盐酸可将表面的金属离子去除；采用双氧水作为氧化剂，通过调整双氧水和氢氟酸的浓度配比控制硅的腐蚀速率以匹配后续非晶硅的钝化需求以及对反射率的要求；
(7)将步骤(6)硅片进行HF清洗处理，HF酸浓度为5％；再用纯水溢流清洗后温水中慢提拉出片；
(8)将步骤(7)硅片进行烘干处理，烘干温度为45℃；
实施例二
一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，包括如下步骤：
(1)硅片进行预清洗处理，预清洗溶液为NH4OH和H2O2的混合水溶液，NH4OH浓度为3％，H2O2浓度为4％，温度为75℃；再用纯水溢流清洗；
(2)将步骤(1)硅片进行SDE抛光处理，硅片被浓度为10％，温度为80℃的KOH溶液中腐蚀去除表面机械损伤层；再用纯水溢流清洗；
(3)将步骤(2)硅片用SC1溶液清洗，NH4OH浓度为3％，H2O2浓度为4％，温度为75℃；再用纯水溢流清洗；
(4)将步骤(3)硅片用制绒液制绒形成金字塔绒面，KOH浓度为2％，制绒添加剂浓度为0.8％，温度为75℃，使得硅片表面形成1-3um大小的金字塔绒面；再用纯水溢流清洗；
(5)将步骤(4)硅片用SC1溶液清洗，NH4OH浓度为4％，H2O2浓度为5％，温度为80℃；再用纯水溢流清洗；
(6)将步骤(5)硅片进行后清洗处理，后清洗溶液为盐酸、氢氟酸和硝酸的混合水溶液，盐酸浓度为2-5％，氢氟酸浓度为0.5-2％，硝酸浓度为2-5％，处理温度为30-50℃，处理时间为1-3min；再用纯水溢流清洗；常规工艺中CP处理采用硝酸和氢氟酸混合液，其中硝酸浓度一般大于65％，硅片容易产生花篮印而造成品质不良，且给废液处理带来很大负担；本实施例中采用稀硝酸作为氧化剂，同样利用氧化-腐蚀的过程将表面金字塔绒面进行微腐蚀，同时溶液中的盐酸可将表面的金属离子去除；
(7)将步骤(6)硅片进行HF清洗处理；再用纯水溢流清洗后温水中慢提拉出片；
(8)将步骤(7)硅片进行烘干处理；
实施例三
一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，包括如下步骤：
(1)硅片进行预清洗处理，预清洗溶液为HF/臭氧水溶液，其中HF浓度为0.2-1.0％，臭氧浓度为20-80ppm；再用纯水溢流清洗；
(2)将步骤(1)硅片进行SDE抛光处理，硅片被浓度为10％，温度为80℃的KOH溶液中腐蚀去除表面机械损伤层；再用纯水溢流清洗；
(3)将步骤(2)硅片用SC1溶液清洗，KOH浓度为2％，H2O2浓度为4％，温度为75℃；再用纯水溢流清洗；
(4)将步骤(3)硅片用制绒液制绒形成金字塔绒面，KOH浓度为2％，制绒添加剂浓度为0.8％，温度为75℃，使得硅片表面形成1-3um大小的金字塔绒面；再用纯水溢流清洗；
(5)将步骤(4)硅片用SC1溶液清洗，KOH浓度为3％，H2O2浓度为5％，温度为80℃；再用纯水溢流清洗；
(6)将步骤(5)硅片进行后清洗处理，后清洗溶液为盐酸、氢氟酸和臭氧的混合水溶液，盐酸浓度为2-5％，氢氟酸浓度为0.5-2％，臭氧浓度为40-100ppm，处理温度为20-30℃，处理时间为3-5min；
(7)将步骤(6)硅片进行HF清洗处理，HF酸浓度为5％；再用纯水溢流清洗后温水中慢提拉出片；
(8)将步骤(7)硅片进行烘干处理，烘干温度为45℃；
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)、将硅片进行预清洗处理；
步骤(2)、将步骤(1)预清洗处理后的硅片进行SDE抛光处理；
步骤(3)、将步骤(2)进行SDE抛光处理后的硅片用SC1溶液清洗；
步骤(4)、将步骤(3)用SC1溶液清洗后的硅片用制绒液制绒形成金字塔绒面；
步骤(5)、将步骤(4)用制绒液制绒形成金字塔绒面后的硅片用SC1溶液清洗；
步骤(6)、将步骤(5)用SC1溶液清洗后的硅片进行后清洗处理；
步骤(7)、将步骤(6)进行后清洗处理后的硅片进行HF清洗处理；
步骤(8)、将步骤(7)进行HF清洗处理后的硅片进行烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，其特征在于：所述步骤(1)将硅片进行预清洗处理中预清洗溶液为SC1溶液，包括NH4OH或KOH与H2O2的混合水溶液或HF/臭氧水溶液；其中，SC1溶液中NH4OH或KOH浓度为1-5％，H2O2浓度为3-6％，温度为65-80℃；HF/臭氧水溶液中HF浓度为0.2-1.0％，臭氧浓度为20-80ppm；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物。
3.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，其特征在于：所述步骤(2)中SDE抛光采用KOH溶液进行表面粗抛，去除硅片表面机械损伤层；KOH溶液浓度为5-15％，温度为70-90℃；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物。
4.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，其特征在于：所述步骤(3)和所述步骤(5)中用所述SC1溶液为NH4OH或KOH与H2O2的混合水溶液进一步清洁硅片表面残余物；SC1溶液中NH4OH或KOH浓度为2-5％，H2O2浓度为3-6％，温度为65-80℃；而后纯水溢流清洗去除表面化学液。
5.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，其特征在于：所述步骤(4)中制绒液为KOH与制绒添加剂的混合水溶液，KOH溶液浓度为1-8％，制绒添加剂浓度为0.5-2％，温度为70-90℃，而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物。
6.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，其特征在于：所述步骤(6)中所述后清洗处理溶液为酸性水溶液，为盐酸、氢氟酸和双氧水的混合水溶液，或盐酸、氢氟酸和硝酸的混合水溶液，或盐酸、氢氟酸和臭氧的混合水溶液；处理温度为20-50℃，处理时间为1-5min；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物。
7.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，其特征在于：所述步骤(7)用HF溶液进一步去除硅片表面氧化层，HF浓度为2-8％；而后用纯水溢流清洗除去表面化学液及反应物，再在温水中慢提拉出片。
8.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池制绒清洗方法，其特征在于：所述步骤(8)中烘干采用洁净空气或氮气烘干，烘干温度为35-65℃。
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