一种硅片、硅片绒面结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硅片、硅片绒面结构及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)碱液中对硅片进行各向异性碱制绒处理，烘干后得到第一硅片；(2)在步骤(1)所得第一硅片的电极设置区域丝网印刷纳米金属颗粒浆料，烘干后得到第二硅片；(3)对步骤(2)所得第二硅片依次进行酸蚀处理与酸洗处理，烘干后完成硅片绒面结构的制备。本发明专利技术利用丝网印刷在电极设置区域设置纳米金属颗粒，然后通过酸蚀处理得到纳米级孔洞绒面，便于在电极设置区域实现高浓度掺杂并在非电极设置区域实现低浓度掺杂；而且，通过使丝网印刷所用网版与设置电极栅线所用网版相同，使电极与高浓度掺杂区域准确对应，保证了电池的填充因子。证了电池的填充因子。

【技术实现步骤摘要】
一种硅片、硅片绒面结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于新能源
，涉及一种硅片的处理方法，尤其涉及一种硅片、硅片绒面结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能以其清洁环保、取之不竭在全球范围内受到追捧，被认为是21世纪最重要的新能源之首。在太阳能光伏领域，晶体硅太阳能电池的转换效率较高，原材料来源简单，当前仍是太阳能电池行业的主力。
[0003]传统的硅太阳能电池中，扩散的浓度需要适应印刷电极的要求，通常要求扩散由较高的掺杂浓度，在较高的掺杂浓度下，硅片表面载流子复合率较高，会减小短路电流密度，从而使效率下降。
[0004]从电池开路电压和短路电流角度考虑，则需要进行低浓度掺杂；而从填充因子及电极与电池片接触角度考虑，应当进行高浓度掺杂，SE工艺能够很好地解决两者之间的矛盾：即在电极接触区域采用高浓度掺杂，在光吸收区域采用低浓度掺杂。
[0005]在光吸收区域采用低浓度掺杂，可以在高载流子产生率的区域获得高的收集率，提高电池的短路电流。在电极接触区域，即电极栅线设置区域进行高浓度掺杂，在设置电极时容易形成欧姆接触，从而降低太阳能电池的串联电阻，提高电池的填充因子，还能够防止电极金属的扩散，减少了金属在禁带中引入杂质能级的几率。
[0006]同样的，光电转换效率是决定太阳能电池优劣的最主要参数之一，减少电池受光面上电池表面减反射成的制备是太阳能电池制作工程中的主要环节。在电池表面形成绒面结构，可以增加硅片表面的比表面积，使入射的太阳光可以在硅片表面进行多次反射，从而降低了太阳光在硅片表面的反射，有效增强了太阳光的利用率。将绒面结构与SE工艺进行结合，能够有效提高太阳能电池的性能。
[0007]CN 103337560A公开了一种用于太阳能电池的三维硅纳米结构的制备方法，包括以下步骤：将硅片清洗后，首先利用碱溶液对单晶硅表面各向异性腐蚀的特性，在硅片表面形成类似于“金字塔”的绒面结构；然后利用金属离子辅助化学刻蚀方法，在“金字塔”的绒面结构上进一步刻蚀硅纳米线，从而形成一种新型硅纳米线
‑
金字塔的三维硅纳米结构。该制备方法通过各向异性腐蚀为硅片提供了更大的比表面积，增强了硅片表面对太阳光的陷光作用。
[0008]CN 102306681A公开了一种准单晶硅片的制绒方法，包括先对以(100)晶粒为主的准单晶硅片采用碱制绒工序，再采用酸制绒工序。碱制绒在原先的(100) 晶粒上形成较好的金字塔绒面，但非(100)晶粒则为抛光面，两者之间绒面外观差异较大；再采用酸制绒工艺来平衡该外观差异，对(100)晶粒上形成的金字塔进行少量的腐蚀，整体仍然保持碱制绒工艺的高光纤利用率、低反射率的特性，使硅片外观一致性好。该工艺无法实现分区的高浓度掺杂与低浓度掺杂。
[0009]CN 103924305A公开了一种准单晶硅片绒面的制备方法，包括先对硅片进行酸制
绒，再依次进行第一次各向异性碱制绒与第二次各向异性碱制绒。其中酸制绒在单晶区域形成细小均匀的“金字塔”绒面结构，绒面深度适中；酸制绒、第一次各向异性碱制绒与第二次各向异性碱制绒相配合，有效减少了晶界间的台阶高度，使硅片外观无色差且颜色均一。但该工艺同样无法实现分区的高浓度掺杂与低浓度掺杂。
[0010]而且，在高浓度掺杂区域设置电极时，需要确保电极与掺杂区域的精准对位，否则会出现电极与高浓度掺杂区域对位不准，填充因子偏低的缺陷；而且，随着丝网印刷的进行，丝网印刷的图形网版也会发生形变，造成无法避免的对位不准缺陷。
[0011]因此，需要提供一种全新的硅片绒面制备方法，使电极与高浓度掺杂区域对位准确；还能够利用绒面结构的差异实现高浓度掺杂与低浓度掺杂。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种硅片、硅片绒面结构及其制备方法，所述制备方法能够在电极设置区域形成纳米级孔洞绒面，配合非电极设置区域的金字塔形绒面，便于在电极设置区域实现高浓度掺杂并在非电极设置区域实现低浓度掺杂；而且，通过使丝网印刷所用网版与设置电极栅线所用网版相同，使电极与高浓度掺杂区域准确对应，保证了电池的填充因子。
[0013]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0014]第一方面，本专利技术提供了一种硅片绒面结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0015](1)碱液中对硅片进行各向异性碱制绒处理，水洗烘干后得到第一硅片；
[0016](2)在步骤(1)所得第一硅片的电极设置区域丝网印刷纳米金属颗粒浆料，烘干后得到第二硅片；
[0017](3)对步骤(2)所得第二硅片依次进行酸蚀处理与酸洗处理，水洗烘干后完成硅片绒面结构的制备。
[0018]本专利技术所述各向异性碱制绒处理能够在硅片表面形成微米级金字塔形绒面；然后通过酸蚀处理，在电极设置区域形成纳米级孔洞绒面，从而有效增加了电极设置区域的表面积，便于在非电极设置区域形成轻掺杂区，同时在电极设置区域形成重掺杂区。
[0019]而且，步骤(2)所述丝网印刷所用网版与后续印刷正面电极所用网版相同，克服了网版形变造成填充因子较低的缺陷，有利于印刷对位，使重掺杂区与电极栅线对位更加准确。
[0020]优选地，步骤(1)所述各向异性碱制绒处理的温度为60
‑
85℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或85℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，步骤(1)所述各向异性碱制绒处理的时间为200
‑
600s，例如可以是200s、250s、300s、350s、400s、450s、500s、550s或600s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，以质量百分数计，步骤(1)所述碱液包括：1
‑
10％的碱性盐，1
‑
10％的有机溶剂，1
‑
10％的四甲基氢氧化铵以及1
‑
10％的硅酸盐，余量为水。
[0023]步骤(1)所述碱液中碱性盐的质量浓度为1
‑
10％，例如可以是1％、2％、 3％、4％、
5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]步骤(1)所述碱液中有机溶剂的质量浓度为1
‑
10％，例如可以是1％、2％、 3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]步骤(1)所述碱液中四甲基氢氧化铵的质量浓度为1
‑
10％，例如可以是1％、 2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]步骤(1)所述碱液中硅酸盐的质量浓度为1
‑
10％，例如可以是1％、2％、 3％、4％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅片绒面结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)碱液中对硅片进行各向异性碱制绒处理，水洗烘干后得到第一硅片；(2)在步骤(1)所得第一硅片的电极设置区域丝网印刷纳米金属颗粒浆料，烘干后得到第二硅片；(3)对步骤(2)所得第二硅片依次进行酸蚀处理与酸洗处理，水洗烘干后完成硅片绒面结构的制备。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述各向异性碱制绒处理的温度为60
‑
85℃；优选地，步骤(1)所述各向异性碱制绒处理的时间为200
‑
600s。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，以质量百分数计，步骤(1)所述碱液包括：4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱性盐包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。优选地，所述有机溶剂包括无水乙醇和/或异丙醇；优选地，所述硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述纳米金属颗粒浆料由水溶性纳米金属颗粒、有机粘结剂以及溶剂组成；优选地，所述水溶性纳米金属颗粒、有机粘结剂与溶剂的质量比为(50
‑
90):(1
‑
5):(10
‑
30)；优选地，所述水溶性纳米金属颗粒包括水溶性纳米金颗粒、水溶性纳米银颗粒或水溶性纳米铜颗粒中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水溶性纳米金属颗粒的平均粒径为1
‑
50nm；优选地，所述有机粘结剂包括树脂粘结剂；优选地，所述溶剂包括丁基溶酐乙酸脂和/或二乙二醇丁醚醋酸酯；优选地，步骤(2)所述烘干的温度为50
‑
200℃；优选地，步骤(2)烘干后得到的浆料层厚度为20
‑
100nm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述酸蚀处理所用酸液为氢氟酸与氧化性酸的混合酸；优选地，所述混合酸中氢氟酸的质量浓度为5
‑
20wt％；优选地，所述混合酸中氧化性酸的质量浓度为1
‑
10wt％；
优选地，所述氧化性酸包括硝酸、双氧水或臭氧水中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氧化性酸中臭氧水的浓度为10
‑
30ppm；优选地，步骤(3)所述酸蚀处理的温度为20...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶晓亚，周思洁，曹芳，邹帅，王栩生，
申请(专利权)人：阿特斯阳光电力集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：