CN115602760A - 一种硅片的制绒方法及太阳电池 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种硅片的制绒方法及太阳电池，涉及光伏领域。硅片的制绒方法包括以下步骤：将硅片浸泡于碱性溶液依次经历第一阶段、第二阶段、第三阶段的制绒工序，且整个制绒工序中，碱性溶液的温度为60～95℃；第一阶段的碱性溶液温度小于第二阶段的碱性溶液温度，第二阶段的碱性溶液温度小于第三阶段碱性溶液的温度。使用该方法处理的硅片既能在硅片的表面形成均匀的金字塔绒面，有利于增加太阳电池的转化效率，也能提升硅片的花篮印和碎片指标。
Description
技术领域
本申请涉及光伏领域，具体而言，涉及一种硅片的制绒方法及太阳电池。
背景技术
用于制备太阳电池的硅片通常都会采用切割的方式生产，这会在硅片的表面存在5μm左右的损伤层；因此在将硅片用于制备太阳电池之前，都会除去硅片表面的损伤层，以提高电池的转化效率。
目前通常是将硅片浸泡在恒温的碱液中以去除损伤层的同时，在硅片的表面制成金字塔绒面，以加强硅片的陷光程度。但是采用现有的方法，硅片与碱液的反应较为强烈，这样既会导致硅片表面形成的金字塔绒面分布不均匀，又会增大硅片的碎片、崩边及产生花篮印的概率。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本申请实施例提供一种硅片的制绒方法及太阳电池，使用该方法处理的硅片，能很好地除去表面的损伤层，同时也能在硅片的表面形成均匀的金字塔绒面，既有利于增加太阳电池的转化效率，也能提升硅片的花篮印和碎片指标。
第一方面，本申请实施例提供了一种硅片的制绒方法，其包括以下步骤：将硅片浸泡于碱性溶液依次经历第一阶段、第二阶段、第三阶段的制绒工序，且整个制绒工序中，碱性溶液的温度为60～95℃；第一阶段的碱性溶液温度小于第二阶段的碱性溶液温度，第二阶段的碱性溶液温度小于第三阶段碱性溶液的温度。
发明人发现，在上述技术方案中，先将硅片放置于温度较低的第一阶段，使硅片与碱液的反应相对平和，然后分阶段依次提升碱液的温度，能提升能提高金字塔绒面的均匀性。这样既能在提升金字塔绒面的均匀性的情况下，又能保证整个制绒的时间不会被拉长，从而保证了在批量化生产中，硅片的制绒效率不会受到影响。
在一种可能的实现方式中，第一阶段的温度为60～80℃，第二阶段的温度为75～85℃，第三阶段的温度为80～95℃。
在一种可能的实现方式中，第一阶段的持续时间为120～200s，第二阶段的持续时间为120～200s，第二阶段的持续时间为120～200s。
在一种可能的实现方式中，在将表面存在损伤层的硅片浸泡于碱性溶液中的步骤前，其还包括对硅片进行预清洗的步骤。
在上述技术方案中，先对硅片进行预清洗，能初步去除硅片表面的颗粒物，有机物质及金属离子。
在一种可能的实现方式中，在预清洗的步骤中，预清洗剂包括臭氧、氨水、双氧水、水、氢氟酸、碱中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，在硅片在碱性溶液中依次经历第一阶段、第二阶段、第三阶段的步骤之后，还包括使用酸对硅片进行后清洗的步骤。
在上述技术方案中，后清洗能除去硅片表面残余的碱性溶液，不会对太阳电池的效率产生不良影响。
在一种可能的实现方式中，后清洗的步骤中，后清洗剂包括盐酸、氢氟酸、双氧水、水中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，碱性溶液的浓度为1.2～1.8g/L；和/或，碱性溶液的溶质为KOH或NaOH中的一种或两种。
在上述技术方案中，将碱性溶液的浓度控制在合适的范围内，有利于控制损伤层和碱液的反应速率，从而有利于硅片表面形成的金字塔绒面。
在一种可能的实现方式中，碱性溶液中还含有用于减缓反应的辅助剂；可选地，辅助剂为ADD。
在上述技术方案中，辅助剂能起到减缓反应的作用，使得硅片表面的损伤层和碱液的反应较为温和，有利于在硅片表面形成均匀的金字塔绒面。
第二方面，本申请实施例提供了一种太阳电池，其是采用上述的硅片的制绒方法进行制绒。
在上述技术方案中，使用上述制绒方法制能很好地增加太阳电池的转化效率，也能提升硅片的花篮印和碎片指标。
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为本申请实施例中的槽体001的结构示意图；
图2为本申请实施例1制绒工序中碱液的时间-温度关系图；
图3为本申请实施例1提供的光伏硅片的显微镜图；
图4为本申请对比例1提供的光伏硅片的显微镜图。
图标：001-槽体；100-内侧壁；110-空腔；200-外侧壁；300-冷却装置；400-循环输送装置；410-输送管道；411-排液管道；420-加热器；430-流量计；440-循环泵；450-气阀。
具体实施方式
发明人发现，由于硅片的损伤层相对较为疏松，因此硅片与碱液的反应会非常剧烈，这既会导致硅片表面形成的金字塔绒面分布不均匀，也会增大硅片的碎片、崩边及产生花篮印的概率。如果在反应的初始阶段控制硅片与碱液的反应速率，这样就能使得硅片表面的金字塔绒面分布较为均匀；同时也会提升硅片的花篮印和碎片指标。
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硅片的制绒方法进行具体说明。
本申请实施例中的硅片制绒方法的具体步骤如下：
S100、预清洗。
本步骤一般是将硅片置于预清洗剂中进行，其目的是为了初步去除硅片表面的颗粒物，有机物质及金属离子；具体地，本步骤中的预清洗剂可以是臭氧、氨水、双氧水、水、氢氟酸、碱中的一种或多种。例如，预清洗剂可以是臭氧溶液，而且溶液中HF、HCl、水的体积比为1:0.1:100，此时被称为臭氧清洗；清洗剂也可以是SC1清洗剂，SC1清洗剂中KOH、H2O2、水的体积比为1：7：75。
S200、形成绒面。
本步骤是将硅片浸泡于碱性溶液中依次经历第一阶段、第二阶段、第三阶段，这样就能除去损伤层，并在硅片的表面形成均匀的金字塔绒面，整个过程，碱性溶液的温度为60～95℃。
在本步骤中，关键是第一阶段的温度要小于第二阶段的温度，第二阶段的温度要小于第三阶段的温度。
由于第一阶段的温度较低，因此在初始阶段期，硅片与碱液的反应不会特别剧烈，之后再在第二阶段和第三阶段提升碱液的温度，这样能使得硅片表面形成较为均匀的金字塔绒面；而且这样还能在提升金字塔绒面的均匀性的同时，保证整个制绒的时间不会被拉长，从而保证了在批量化生产中，硅片的制绒效率不会受到影响。
作为示例性地，本步骤中，第一阶段的温度为60～80℃，持续时间为120～200s；第二阶段的温度为75～85℃，持续时间为120～200s；第三阶段的温度为80～95℃，持续时间为120～200s。
需要说明的是，在本步骤中，每个阶段中碱液的温度也是可以随时变化的，而且每个阶段温度既可以按照特定的斜率上升，也可以阶梯式上升，甚至部分时间还可以下降。但是要保证第一阶段的温度最低，第三阶段的温度最高。
本步骤中碱性溶液的浓度一般在1.2～1.8g/L之间，碱性溶液的溶质一般是KOH，而且碱性溶液中通常还会添加减缓反应的辅助剂，例如ADD。将碱性溶液的浓度控制在合适的范围内，以及添加ADD等减缓反应的辅助剂都能起到减缓反应的作用，使得硅片表面的损伤层和碱液的反应较为温和，有利于在硅片表面形成均匀的金字塔绒面。在实际工艺生产过程中，一般都是需要不断地向碱性溶液中补加碱的，这样才能保证碱液中的溶质质量浓度保持恒定。
当然，在其它一些实施例中，碱性溶液的溶质还可以是NaOH，或是NaOH和KOH的混合物，本申请在此不再赘述。
S300、后清洗。
本步骤一般是将表面具有金字塔绒面的硅片置于后清洗剂中进行，以除去硅片表面残余的碱性溶液。
具体地，本步骤中的后清洗剂可以是盐酸、氢氟酸、双氧水、水中的一种或多种。而且前清洗剂的种类很多时候和后清洗剂的种类是相似的，例如，后清洗剂也可以是SC1清洗剂。
上述的S200步骤可以在如图1所示的槽体001中进行，其中槽体包括内侧壁100和外侧壁200，内侧壁100和外侧壁200之间围设形成用于隔热保温的空腔110。外侧壁200的外表面以及槽体001的底部均设置有冷却装置300。槽体001的外部设置有用于输送碱液的循环输送装置400，循环输送装置400包括输送管道410和排液管道411，输送管道410和排液管道411分别与槽体001连通，输送管道410上设置有加热器420、流量计430、循环泵440以及气阀450。在进行本步骤时，可以通过冷却装置300对槽体001中的碱液降温，通过加热器420对碱液进行升温，以使得槽体001内的碱液可以重复使用；同时循环输送装置400可以随时改变槽体001内的碱液的量，以保证碱液浓度处于合适的范围内。
采用本申请实施例的制绒方法制得的硅片用于制备太阳电池，能有效地提升太阳电池的转化效率。
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
本实施例提供了一种太阳电池，其使用的光伏硅片表面制绒的具体步骤如下：
选择采用常规的M2尺寸的N型硅片(厚度150μm，面积24432mm2)，将M2尺寸的N型硅片放置于SC1清洗液中，于65℃反应5min，对硅片进行预清洗。
将预清洗之后的硅片水洗后，放入到含有碱液的槽体001中进行制绒工序，制绒工序中的碱液的温度-时间关系图如图2所示，其中横坐标表示制绒工序的时间，单位为秒，纵坐标表示温度，单位为℃。制绒工序中，碱液中含有质量浓度为46％的KOH，同时也含有ADD添加剂。在槽体001中，硅片依次经历了第一阶段、第二阶段和第三阶段，其中第一阶段的持续时间为150s，碱液温度从75℃上升至78℃；第二阶段的持续时间为160s，碱液温度从78℃上升至81℃；第三阶段的持续时间为170s，碱液温度从81℃上升至85℃。由于实际工艺操作中，碱难免会有所损耗，在第二阶段补入碱是为了维持碱液的质量浓度为46％。因此在图2中，箭头对应的各个时刻代表在实际工艺操作时，会对碱液进行特定的适应性处理。具体的，A点代表在此刻补入添加剂ADD，B点代表在此刻开始进行加热，C点代表在此刻补入碱，D点代表在此刻停止加热，E点代表在此刻开始冷却。
将制绒后的硅片冷却，然后放置于氢氟酸清洗剂中，对硅片进行后清洗。之后随后烘干硅片。
对比例1
本对比例提供了一种太阳电池，其使用的光伏硅片表面制绒的具体步骤相比于实施例1，主要区别如下：
制绒工序中，碱液温度保持80℃不变，持续时间为480s。
应用例
表面形貌测试
使用激光显微镜分别对实施例1和对比例1中的光伏硅片进行表面形貌的测试，测试结果如图3和图4所示。
由图3和图4可知，相比于实施例1，对比例1的光伏硅片的表面的金字塔结构较为碎小。
使用D8设备对实施例1和对比例1的硅片进行反射率的测试，测试结果显示，实施例1中的光伏硅片，其表面的反射率为9.4％，对比例1中的光伏硅片，其表面的反射率为9.6％。由此可知，实施例1中的光伏硅片，其表面的金字塔绒面结构，能够更好地吸收太阳光，有理由后续提升太阳电池的转化效率。
电学性能测试
使用Halm测试机分别对实施例1和对比例1中的太阳电池的电学性能进行测试，测试结果如下所示：
表1实施例1和对比例1的太阳电池电学性能
由表1可知，使用本申请实施例中的制绒方法制得的光伏硅片用于制备太阳电池时，能明显提升太阳电池的转化效率。
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 (8)
1.一种硅片的制绒方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将硅片浸泡于碱性溶液依次经历第一阶段、第二阶段、第三阶段的制绒工序，且整个制绒工序中，碱性溶液的温度为60～95℃；
所述第一阶段的碱性溶液温度小于所述第二阶段的碱性溶液温度，所述第二阶段的碱性溶液温度小于所述第三阶段的碱性溶液温度。
2.根据权利要求1所述的硅片的制绒方法，其特征在于，所述第一阶段的温度为60～80℃，所述第二阶段的温度为75～85℃，所述第三阶段的温度为80～95℃。
3.根据权利要求1所述的硅片的制绒方法，其特征在于，所述第一阶段的持续时间为120～200s，所述第二阶段的持续时间为120～200s，所述第三阶段的持续时间为120～200s。
4.根据权利要求1所述的硅片的制绒方法，其特征在于，在将表面存在损伤层的硅片浸泡于碱性溶液中的步骤前，其还包括对所述硅片进行预清洗的步骤。
5.根据权利要求1所述的硅片的制绒方法，其特征在于，在所述硅片在所述碱性溶液中依次经历第一阶段、第二阶段、第三阶段的步骤之后，还包括使用酸对所述硅片进行后清洗的步骤。
6.根据权利要求1所述的硅片的制绒方法，其特征在于，所述碱性溶液的浓度为1.2～1.8g/L；和/或，所述碱性溶液的溶质为KOH或者NaOH中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的硅片的制绒方法，其特征在于，所述碱性溶液中还含有用于减缓反应的辅助剂；可选地，所述辅助剂为ADD。
8.一种太阳电池，其特征在于，其是采用如权利要求1～7任一项所述的硅片的制绒方法进行制绒。
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