晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法技术

本发明专利技术公开了一种晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，包括以下步骤：S1、将硅片进行清洗并腐蚀去除损伤层，形成微米级绒面；S2、将硅片两两相叠插入硅片花篮，然后放入去离子水中，使去离子水充分进入两个硅片之间；S3、将硅片花篮提升出去离子水水面，使得相叠的两片硅片之间的水充分流出，同时相叠的两片硅片之间残留有一层用于粘结硅片的水膜，形成硅片-水膜-硅片的复合结构；S4、对硅片花篮中硅片-水膜-硅片的复合结构进行纳米制绒工艺，在复合结构的两面得到纳米绒面；S5、分离上述复合结构，得到单面纳米绒面的硅片。本发明专利技术能够减少一半的催化金属消耗，大幅减低了生产成本；同一花篮增加一倍的装片量，生产效率能提高一倍。

【技术实现步骤摘要】
晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法。
技术介绍
光伏发电是新能源的重要组成，近年来获得了飞速发展。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，一直保持接近九成的市场占有率。目前，在晶体硅太阳电池的生产工艺中，绒面工艺的目的是降低太阳电池的表面反射率，从而提高太阳电池的光电转换效率。为了在晶体硅片表面获得性能优异的绒面结构，光伏业界尝试了许多方法，如机械刻槽法、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，基于碱液的单晶硅化学腐蚀和基于酸液的多晶硅化学腐蚀是目前晶硅电池制绒工艺中普遍使用的技术，绒面结构一般呈微米级，制成电池后表面反射率总体而言仍偏高。在硅片表面形成纳米结构能够进一步降低其表面反射率，本申请人已公开的中国专利技术专利201310127230.X已公开了一种晶体硅表面纳米绒面的制备方法，其主要包括如下步骤：(1)将硅片进行清洗、腐蚀制绒，形成微米级绒面；(2)将硅片放入含有金属离子的溶液中浸泡，使硅片表面涂覆一层金属纳米颗粒；(3)用第一化学腐蚀液腐蚀硅片表面，形成纳米级绒面；(4)分别用第一清洗液、第二清洗液、去离子水清洗上述硅片，去除金属颗粒；(5)将上述硅片放入第二化学腐蚀液中进行微结构修正刻蚀。该专利技术已用于实际的电池生产，效果良好，在实际的生产中，硅太阳电池片的湿法纳米制绒方法是将硅片插入硅片花篮，然后在含有催化金属离子、氧化剂和刻蚀剂的混合溶液中进行刻蚀，因而刻蚀过程中硅片的正、反表面均附着催化金属粒子，并在正、反表面形成纳米结构。在后续的电池制备过程中，硅片正面的纳米结构具有良好的陷光作用；而反面的纳米结构则需要进一步刻蚀掉，以减少背面的复合。现有的催化金属辅助湿法化学刻蚀方法中，催化金属的消耗占据了一半左右的成本，而背面的催化金属附着和形成的纳米绒面实际上是无用的。因此，如果能够去掉硅片背面的催化金属附着，将大幅降低该方法的制备成本。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，所述方法包括以下步骤：S1、将硅片进行清洗并腐蚀去除损伤层，形成微米级绒面；S2、将硅片两两相叠插入硅片花篮，然后放入去离子水中，使去离子水充分进入两个硅片之间；S3、将硅片花篮提升出去离子水水面，使得相叠的两片硅片之间的水充分流出，同时相叠的两片硅片之间残留有一层用于粘结硅片的水膜，形成硅片-水膜-硅片的复合结构；S4、对硅片花篮中硅片-水膜-硅片的复合结构进行纳米制绒工艺，在复合结构的两面得到纳米绒面；S5、分离上述复合结构，得到单面纳米绒面的硅片。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2具体为：在去离子水中上下移动硅片花篮1～2分钟，使去离子水充分进入两个硅片之间。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3中“将硅片花篮提升出去离子水水面”具体为：将硅片花篮提升出去离子水水面，停留1～2分钟。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S5具体为：将具有双面纳米绒面的硅片-水膜-硅片复合结构甩干，得到单面纳米绒面的硅片。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S5还包括：用去离子水冲洗具有双面纳米绒面的硅片-水膜-硅片复合结构。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S4中“对硅片花篮中硅片-水膜-硅片的复合结构进行纳米制绒工艺”具体包括：S41、将硅片-水膜-硅片的复合结构放入含有金属离子的溶液中浸泡，使复合结构表面附着一层金属纳米颗粒；所述金属离子选自金离子、银离子和铜离子中的一种；S42、用第一化学腐蚀液腐蚀复合结构表面，形成纳米级绒面；所述第一化学腐蚀液选自以下混合溶液中的一种：HF与H2O2的混合溶液、HF与HNO3的混合溶液、HF与H2CrO4的混合溶液；其中，HF的浓度为1～15mol/L，H2O2、HNO3或H2CrO4的浓度为0.05～0.5mol/L；S43、分别用第一清洗液、第二清洗液、去离子水清洗上述复合结构，去除金属颗粒；所述第一清洗液为质量百分比为27～69％的硝酸溶液，清洗时间为60～1200秒，清洗温度为5～85℃；所述第二清洗液为质量百分比为1～10％的氢氟酸溶液，清洗时间为60～600秒，清洗温度为5～45℃；S44、将上述复合结构放入第二化学腐蚀液中进行微结构修正刻蚀；所述第二化学腐蚀液选自以下溶液中的一种：NaOH溶液、KOH溶液、四甲基氢氧化铵溶液、HNO3与HF的混合溶液；当选自NaOH溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000秒，反应温度为5～85℃；当选自KOH溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000秒，反应温度为5～85℃；当选自四甲基氢氧化铵溶液时，其浓度为0.001～0.1mol/L，反应时间为10～1000秒，反应温度为5～85℃；当选自HNO3与HF的混合溶液时，HF与HNO3的浓度分别为0.05～0.5mol/L、1～10mol/L，反应时间为10～1000秒，反应温度为5～45℃。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S41中纳米级金属颗粒的浓度为0.0001～0.1mol/L，浸泡时间为10～1000秒，溶液温度为5～85℃。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S42中的腐蚀时间为30～3000秒，反应温度为5～45℃。作为本专利技术的进一步改进，所述硅片为单晶硅硅片和/或多晶硅硅片。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够减少一半的催化金属消耗，大幅减低了生产成本；同一花篮增加一倍的装片量，生产效率能提高一倍；本专利技术的制备方法简单易行，与现有工业化生产工艺兼容性较好，可以快速移植到工业化生产中，适于推广应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术中晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法的具体流程图；图2为本专利技术中硅片花篮的顶部结构示意图；图3为本专利技术中硅片-水膜-硅片复合结构的示意图；图4为本专利技术中具有纳米绒面的硅片-水膜-硅片复合结构的示意图；图5为本专利技术一具体实施例中多晶硅硅片的正面形貌图；图6为本专利技术一具体实施例中多晶硅硅片的背面形貌图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。参图1所示，本专利技术公开了一种晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，包括以下步骤：S1、将硅片进行清洗并腐蚀去除损伤层，形成微米级绒面。本专利技术中的硅片为单晶硅硅片或多晶硅硅片；S2、将硅片两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、将硅片进行清洗并腐蚀去除损伤层，形成微米级绒面；S2、将硅片两两相叠插入硅片花篮，然后放入去离子水中，使去离子水充分进入两个硅片之间；S3、将硅片花篮提升出去离子水水面，使得相叠的两片硅片之间的水充分流出，同时相叠的两片硅片之间残留有一层用于粘结硅片的水膜，形成硅片‑水膜‑硅片的复合结构；S4、对硅片花篮中硅片‑水膜‑硅片的复合结构进行纳米制绒工艺，在复合结构的两面得到纳米绒面；S5、分离上述复合结构，得到单面纳米绒面的硅片。

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、将硅片进行清洗并腐蚀去除损伤层，形成微米级绒面；S2、将硅片两两相叠插入硅片花篮，然后放入去离子水中，使去离子水充分进入两个硅片之间；S3、将硅片花篮提升出去离子水水面，使得相叠的两片硅片之间的水充分流出，同时相叠的两片硅片之间残留有一层用于粘结硅片的水膜，形成硅片-水膜-硅片的复合结构；S4、对硅片花篮中硅片-水膜-硅片的复合结构进行纳米制绒工艺，在复合结构的两面得到纳米绒面；S5、分离上述复合结构，得到单面纳米绒面的硅片。2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：在去离子水中上下移动硅片花篮1～2分钟，使去离子水充分进入两个硅片之间。3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S3中“将硅片花篮提升出去离子水水面”具体为：将硅片花篮提升出去离子水水面，停留1～2分钟。4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：将具有双面纳米绒面的硅片-水膜-硅片复合结构甩干，得到单面纳米绒面的硅片。5.根据权利要求4所述的晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：用去离子水冲洗具有双面纳米绒面的硅片-水膜-硅片复合结构。6.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池的单面纳米绒面制备方法，其特征在于，所述步骤S4中“对硅片花篮中硅片-水膜-硅片的复合结构进行纳米制绒工艺”具体包括：S41、将硅片-水膜-硅片的复合结构放入含有金属离子的溶液中浸泡，使复合结构表面附着一层金属纳米颗粒；所述金属离子选自金离子、银离子和铜离子中的一种；S42、用第一化学腐蚀液腐蚀复合结构表面，形成纳米级绒面；所述第一化学腐蚀液选自以下混合溶液中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓东，叶晓亚，
申请(专利权)人：苏州旦能光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32