CN206541840U - 一种用于晶体硅的制绒槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于晶体硅的制绒槽，包括沿晶体硅的操作方向依次排列的金属催化刻蚀槽、多孔硅清洗槽和扩孔槽。本实用新型制得的绒面结构在硅片表面形成紧密且均匀排布的类倒金字塔结构和正金字塔结构，且这些金字塔结构都是纳米级的；实验证明：本实用新型的绒面结构可以有效降低前表面的反射率，使反射率最低降低至2%，取得了意想不到的效果。

Description

一种用于晶体硅的制绒槽

技术领域

本实用新型涉及一种用于晶体硅的制绒槽，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

随着太阳能电池组件的广泛应用，光伏发电在新能源中越来越占有重要比例，获得了飞速发展。目前商业化的太阳电池产品中，晶体硅（单晶和多晶）太阳电池的市场份额最大，一直保持85%以上的市场占有率。

目前，在太阳电池的生产工艺中，硅片表面的绒面结构可以有效地降低太阳电池的表面反射率，是影响太阳电池光电转换效率的重要因素之一。为了在晶体硅太阳能电池表面获得好的绒面结构，以达到较好的减反射效果，人们尝试了许多方法，常用的包括机械刻槽法、激光刻蚀法、反应离子刻蚀法（RIE）、化学腐蚀法（即湿法腐蚀）等。其中，机械刻槽方法可以得到较低的表面反射率，但是该方法造成硅片表面的机械损伤比较严重，而且其成品率相对较低，故而在工业生产中使用较少。对于激光刻蚀法，是用激光制作不同的刻槽花样，条纹状和倒金字塔形状的表面都已经被制作出来，其反射率可以低至8.3%，但是由其制得的电池的效率都比较低，不能有效地用于生产。RIE方法可以利用不同的模版来进行刻蚀，刻蚀一般是干法刻蚀，可以在硅片表面形成所谓的“黑硅”结构，其反射率可以低至7.9%，甚至可以达到4%，但是由于设备昂贵，生产成本较高，因此在工业成产中使用较少。而化学腐蚀法具有工艺简单、廉价优质、和现有工艺好兼容等特点，成为了现有工业中使用最多的方法。

现有技术中，制备黑硅绒面所采用的制绒槽主要包括包括沿晶体硅的操作方向依次排列的金属催化刻蚀槽、金属离子清洗槽和二次清洗槽，这种装置是针对工艺来设计的。随着绒面制备工艺的改进，其相应的制绒槽也应当有相应的改进。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种用于晶体硅的制绒槽。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于晶体硅的制绒槽，包括依次排列的金属催化刻蚀槽、多孔硅清洗槽和扩孔槽；所述多孔硅清洗槽为耐碱腐蚀的清洗槽。

上文中，金属催化刻蚀槽是用来通过金属催化刻蚀法来形成多孔硅结构。槽内承载的是含有氧化剂以及金属盐的氢氟酸溶液，所述金属离子可从现有技术的金属离子中选用，比如金、银、铜、镍中的一种或几种；所述溶液中金属离子浓度小于等于1E^-3 mol/L，或者，溶液中金属离子浓度大于1E^-3 mol/L的同时HF的浓度小于等于1E^-2 mol/L。

所述多孔硅清洗槽的作用主要是：去除表面的多孔硅结构，露出下面的纳米绒面结构，同时剥离多孔硅中的大量的金属粒子；多孔硅清洗槽内可以承载碱性化学液。

所述扩孔槽是为了进一步修正腐蚀，使上述多孔硅结构形成绒面结构。其内可以承载化学腐蚀液。

同时，所述多孔硅清洗槽还可以将纳米结构底部的残留金属彻底去除，处理后的硅片进入扩孔槽内的化学腐蚀液中不会将金属粒子带入腐蚀液中，避免在化学腐蚀液中再次形成金属催化的氧化还原体系，影响绒面结构的稳定性和均匀性。另一方面，在化学腐蚀液之前去除金属粒子，还可以避免该体系中累积越来越多的金属粒子。因为大量的金属粒子会反方向附着在硅片表面难以去除，一方面影响腐蚀液的寿命，另一方面也会导致太阳能电池光电转换效率的大幅降低。

优选的，所述多孔硅清洗槽和扩孔槽之间还设有第一金属离子清洗槽。所述第一金属离子清洗槽为耐酸腐蚀或者耐碱腐蚀的清洗槽。此时多孔硅清洗槽只具备去除多孔硅的作用，孔底的金属采用第一金属离子清洗槽来去除。

上述技术方案中，所述金属催化刻蚀槽为金属催化制绒槽；

或者，所述金属催化刻蚀槽包括沿晶体硅的操作方向排列的金属附着槽和催化制绒槽。

上述技术方案中，所述金属催化制绒槽还包括位于其中的冷却装置和恒温装置。

上述技术方案中，所述金属附着槽和催化制绒槽均还包括位于其中的冷却装置和恒温装置。

上述技术方案中，所述金属催化制绒槽，或者所述金属附着槽和催化制绒槽均为耐酸腐蚀、耐氧化腐蚀的清洗槽。

上述技术方案中，所述扩孔槽为耐酸、耐氧化腐蚀的清洗槽。

上述技术方案中，所述扩孔槽之后还依次包括第二多孔硅清洗槽、第二金属离子清洗槽和氧化层清洗槽。

所述第二多孔硅清洗槽为耐碱腐蚀的清洗槽。所述第二金属离子清洗槽为耐酸或者耐碱腐蚀的清洗槽。所述氧化层清洗槽为耐酸腐蚀的清洗槽。

上述技术方案中，所述每两个相邻槽之间还设有水洗槽。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型开发了一种用于晶体硅的制绒槽，由其制得的绒面结构在硅片表面形成紧密且均匀排布的类倒金字塔结构和正金字塔结构，且这些金字塔结构都是纳米级的；实验证明：本实用新型的绒面结构可以有效降低前表面的反射率，使反射率最低降低至2%，取得了意想不到的效果；

2、本实用新型开发的制绒槽成本低、通用性好，能用于单晶硅和多晶硅的制绒工艺中；

3、本实用新型采用化学腐蚀形成纳米级绒面，可与现有工业化生产工艺兼容，可以快速移植到工业化生产中，适于推广应用；

4、本实用新型采用多孔硅清洗槽，可以快速刻蚀去除富含Ag颗粒的多孔硅层，大幅度减小了每次处理的氢氟酸和氧化剂的混合液中清洗溶解的Ag，从而大幅度延长了氢氟酸和硝酸混合液的使用寿命，并确保了绒面结构的稳定性和均匀性；

5、本实用新型中的多孔硅清洗槽同时还可以进一步去除金属银颗粒，可以确保完全去除硅片上的Ag残留，确保太阳电池电性能的稳定性，从而提高开路电压和光电转换效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

其中：1、金属催化刻蚀槽；2、多孔硅清洗槽；3、扩孔槽；4、第一金属离子清洗槽；5、第二多孔硅清洗槽；6、第二金属离子清洗槽；7、氧化层清洗槽；8、水洗槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步描述。

实施例一：

参见图1所示，一种用于晶体硅的制绒槽，包括沿晶体硅的操作方向依次排列的金属催化刻蚀槽1、多孔硅清洗槽2、第一金属离子清洗槽4、扩孔槽3、第二多孔硅清洗槽5、第二金属离子清洗槽6和氧化层清洗槽7；所述每两个相邻槽之间还设有水洗槽8。

所述金属催化刻蚀槽包括沿晶体硅的操作方向排列的金属附着槽和催化制绒槽。所述金属附着槽和催化制绒槽均还包括位于其中的冷却装置和恒温装置。所述金属附着槽和催化制绒槽均为耐酸腐蚀、耐氧化腐蚀的清洗槽。

所述多孔硅清洗槽为耐碱腐蚀的清洗槽。所述扩孔槽为耐酸、耐氧化腐蚀的清洗槽。

Claims (8)

1.一种用于晶体硅的制绒槽，其特征在于：包括依次排列的金属催化刻蚀槽(1)、多孔硅清洗槽(2)和扩孔槽(3)；所述多孔硅清洗槽为耐碱腐蚀的清洗槽；

所述扩孔槽之后还依次包括第二多孔硅清洗槽(5)、第二金属离子清洗槽(6)和氧化层清洗槽(7)。

2.根据权利要求1所述的用于晶体硅的制绒槽，其特征在于：所述多孔硅清洗槽和扩孔槽之间还设有第一金属离子清洗槽(4)。

3.根据权利要求1所述的用于晶体硅的制绒槽，其特征在于：所述金属催化刻蚀槽为金属催化制绒槽；

或者，所述金属催化刻蚀槽包括沿晶体硅的操作方向排列的金属附着槽和催化制绒槽。

4.根据权利要求3所述的用于晶体硅的制绒槽，其特征在于：所述金属催化制绒槽还包括位于其中的冷却装置和恒温装置。

5.根据权利要求3所述的用于晶体硅的制绒槽，其特征在于：所述金属附着槽和催化制绒槽均还包括位于其中的冷却装置和恒温装置。

6.根据权利要求3所述的用于晶体硅的制绒槽，其特征在于：所述金属催化制绒槽，或者所述金属附着槽和催化制绒槽均为耐酸腐蚀、耐氧化腐蚀的清洗槽。

7.根据权利要求1所述的用于晶体硅的制绒槽，其特征在于：所述扩孔槽为耐酸、耐氧化腐蚀的清洗槽。

8.根据权利要求1或2所述的用于晶体硅的制绒槽，其特征在于：所述每两个相邻槽之间还设有水洗槽(8)。