[發明專利]一種改善單晶硅太陽電池絨面的制備方法及制備工具

有效

• 申請號: 201610843170.5
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106319636B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 巨小寶;豆維江;鄭新霞;方霆;李小玄
• 申請（專利權）人: 西安黃河光伏科技股份有限公司
• 主分類號: C30B33/10
• 分類號: C30B33/10;C30B29/06;H01L31/0236
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

本發明公開了一種晶硅太陽電池絨面的制備方法及制備工具，首先將金剛線切割的單晶硅片插入到石墨制作的帶有電極孔的花籃中，采用NH₄F溶液和臭氧的方法對硅片表面進行預處理，然后將硅片放入不同的電解槽中，進行兩步電化學制絨，再放入酸洗槽中進行清洗，最后進行烘干。本發明的制絨方法可以加快腐蝕速度，產業化生產中提高產量。降低化學品的用量，減少廢水處理成本和降低環境污染。采用石墨花籃承載硅片，石墨作為電極，可有效的降低金屬離子對硅片的污染，提高電池的開路電壓。采用電化學制絨的方法，通過調節電流密度來控制絨面，穩定性更好，絨面均勻性更好，降低了硅片表面的反射率，提高電池的短路電流，進而提高電池的光電轉換效率。

技術領域

本發明涉及一種單晶硅太陽電池絨面制備方法和制備夾具，屬于太陽電池器件制備領域。

背景技術

目前金剛線硅片切割技術已經越來越多的應用于單晶硅太陽電池生產中單晶硅片材料的切割領域。該技術采用電鍍或樹脂粘合的方式將碳化硅切割粉粘結在合金鋼線的表面，通過合金鋼線的快速磨削將單晶硅棒切割為一片片160～200um厚度的單晶硅片。該技術具有切割速度快，切割精度高，單晶硅片表面損傷小，表面光滑等特點。但是由于該單晶硅片表面光滑損傷小的特點，給單晶硅太陽電池生產過程中的制絨工藝造成了很大的難題，主要表現在單晶硅片表面光滑損傷小，使制絨藥液在該單晶硅片表面腐蝕速度降低，腐蝕均勻性難以控制，造成了金剛線單晶硅片化學制絨時間長，絨面金子塔均勻一致性差。以上原因導致金剛線切割的單晶硅片在制備金子塔絨面后，硅片表面發射率高，最終生產的太陽電池轉換效率也受到了絨面均勻性的影響。

由于金剛線切割單晶硅片技術能夠大幅度降低切割成本，已經在光伏行業得到了大范圍的推廣應用，但是目前金剛線切割的單晶硅片制絨大都采用化學品NaOH堿溶液制絨的方法，將硅片背對背放置在PVDF材質的花籃里浸泡在溶液中制絨，利用氫氧化鈉低濃度堿溶液對硅片的不同晶向各向異性腐蝕形成金字塔結構。這種制絨方法應用在金剛線切割單晶硅片制絨上，制絨時間長，浪費藥液，污水處理費用高，且絨面均勻性差，尤其是對于質量參差不齊的金剛線切割單晶硅片絨面穩定性難控制，直接影響硅片表面絨面大小和均勻性。

發明內容

本發明本是為了克服現有技術的不足，本發明提供一種單晶硅太陽電池絨面的制備方法和工裝夾具，可以降低金剛線切割單晶硅片制絨時間，提高該硅片表面金字塔絨面的均勻一致性，同時極大縮短了制絨時間，降低了化學品的耗量，減少廢水處理的成本，降低化學藥液對環境污染。該方法制備的絨面小而均勻性，表面金字塔絨面狀況易于控制。顯著降低金剛線切割單晶硅片表面的反射率，增加電池對光的吸收，從而提高電池的短路電流，提升電池的光電轉換效率。

本發明的技術方案是：一種改善單晶硅太陽電池絨面的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將裝有單晶硅太陽電池硅片置于溫度為60℃，質量濃度為10％的NH₄F水溶液的處理槽中，同時將臭氧氣體通入NH4F溶液中，去除單晶硅太陽電池硅片硅片表面的臟污和有機物。

步驟二：將處理后的制備工具置于質量濃度為1％～3％的NaOH和質量濃度25％的表面活化劑、質量濃度為15％的絨面催化劑和質量濃度為10％絨面緩蝕劑的制絨添加劑混合溶液中。

步驟三：將制絨后的制備工具放入質量濃度為5％～10％的HCl和質量濃度為5％～10％的HF混合液中清洗單晶硅太陽電池硅片表面，且混合液比例為1：1；之后用水漂洗硅片表面的酸，經慢提拉工藝，使硅片表面充分脫水。

步驟四：將酸洗后的制備工具采用5N純度的氮氣烘干，烘干溫度為400～500℃，烘干時間為300～600s；進行烘干后，取出單晶硅太陽電池硅片。

本發明進一步的技術方案是：所述用于制造臭氧的臭氧發生器容積為1.2L，氧氣流量為25sccm。

本發明進一步的技術方案是：通過調節藥液溫度、藥液配比以及外加電源的電流強度來控制絨面的形貌。