一种边缘抛光的单晶制绒硅片、太阳电池及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种边缘抛光的单晶制绒硅片、太阳电池及制备方法。该单晶制绒硅片正面和背面的边缘区域以及硅片的侧面区域不具有金字塔绒面结构，除所述边缘区域和侧面区域以外的其它区域具有金字塔绒面结构。该单晶制绒硅片制备方法包括：腐蚀抛光；形成掩膜；制绒；将掩膜去除。该硅片或电池片的边缘没有金字塔状的绒面结构，是比较光滑的结构，当硅片或电池片受到弯折、震动、热冲击时，能有效避免产生应力集中，因此提高了硅片或电池片的机械强度，降低生产过程中硅片发生碎裂的几率，提高电池片、电池组件产品的可靠性。电池组件产品的可靠性。电池组件产品的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种边缘抛光的单晶制绒硅片、太阳电池及制备方法


[0001]本专利技术属于太阳电池
，特别涉及一种边缘抛光的单晶制绒硅片、太阳电池及制备方法。

技术介绍

[0002]单晶硅太阳电池是一种利用光生伏特效应把光能转换成电能的器件，为了提高光线的吸收效率，通常要在硅片表面制备出陷光微结构，以降低光线反射率，此步骤称为制绒。单晶硅片的制绒一般是利用碱液对单晶硅的各向异性腐蚀效应，在硅片表面制备出金字塔状的形貌，光线在金字塔表面发生多次反射和吸收，从而提高光吸收效率。但这种金字塔结构会降低硅片的机械强度，因为相邻的金字塔之间形成了一个比较尖锐的夹角，类似于在硅片上形成了许多缺口，当硅片受到弯折、震动、热冲击(温度发生剧烈的变化)时，缺口位置会产生应力集中，导致硅片更容易发生碎裂。在电池片的生产、电池组件的生产以及光伏产品的使用过程中，都有可能发生硅片碎裂的情况，导致整张电池片甚至整个电池组件报废，硅片的碎片还有可能导致设备故障停机，造成严重的经济损失。
[0003]为了降低硅片成本，太阳电池所用的硅片厚度逐渐下降，硅异质结太阳电池更是使用了厚度在100μm以下的硅片，硅片厚度的减小导致其机械强度进一步降低，如何提高硅片的抗弯折、震动、热冲击能力，是一个亟待解决的问题。针对硅片制绒后易碎的问题，现有技术主要有以下解决办法：(1)优化硅片的载具结构。例如对石英舟上与硅片接触的位置进行圆滑处理，减小接触应力；缩小硅片在花篮里的可活动空间，减小硅片的抖动幅度；提高硅片载板的平整度，降低硅片的翘曲。(2)优化自动化传输机构。例如提高取放硅片的精度，减小对硅片的撞击力；通过视觉传感器识别硅片位置的偏移，避免抓取硅片的位置出现偏差。(3)加强工艺卫生管理。及时清理载具、传输机构上的碎片、碎屑，避免硅片受到损伤。现有方案主要是从生产设备等外部因素出发，减小硅片受到的外力，降低硅片的碎裂风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种边缘抛光的单晶制绒硅片、太阳电池及制备方法，从制绒硅片的自身特性出发，以克服现有技术中的单晶制绒硅片机械强度不高的缺陷，本专利技术提高单晶制绒硅片的机械强度，降低硅片在承受弯折、震动、热冲击时发生碎裂的几率，提高电池片、电池组件产品的可靠性，同时提高生产过程中的产品良率，增加经济效益。
[0005]单晶制绒硅片发生碎裂时主要是从边缘开始，边缘产生裂纹后裂纹会沿[110]晶向延伸，直至硅片碎裂成两部分。如果去除了制绒硅片边缘的金字塔结构，避免在金字塔形成的缺口处产生应力集中，就可以提高硅片的机械强度。
[0006]本专利技术提供一种边缘抛光的单晶制绒硅片，所述硅片正面和背面的边缘区域以及硅片的侧面区域不具有金字塔绒面结构，除所述边缘区域和侧面区域以外的其它区域具有金字塔绒面结构。
[0007]优选地，所述不具有金字塔绒面结构的边缘抛光区域的宽度为0.1mm～5mm。由于
抛光区域对光线的反射率较高，会造成电池片的短路电流损失，根据实验数据，相较于制绒表面，抛光表面导致的短路电流损失大约为5mA/cm2，对于边长为156mm～210mm的硅片，抛光区域宽度每增加1mm，电池转换效率会损失0.06％～0.08％，当抛光区域的宽度为5mm时，电池转换效率损失0.3％～0.4％，损失较大，因此抛光区域的宽度应小于5mm为宜。当抛光区域的宽度小于0.1mm时，对制备掩膜的精度要求较高，容易出现掩膜不连续的情况，掩膜缺失处形成了绒面，会导致硅片机械强度降低，因此边缘抛光区域的宽度以0.1mm～5mm为宜。
[0008]优选地，所述单晶制绒硅片的掺杂类型是n型或者p型，硅片形状是正方形或者长方形，硅片的4个角是直角或者圆角。
[0009]本专利技术还提供一种边缘抛光的单晶制绒硅片的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)在碱性溶液中对硅片进行腐蚀抛光，去除硅片表面的切割损伤层，降低硅片的表面粗糙度；
[0011](2)在步骤(1)中抛光硅片的边缘涂敷胶水然后烘干形成掩膜，掩膜覆盖的区域为硅片正面和背面的边缘区域以及硅片的侧面；
[0012](3)将步骤(2)中形成掩膜的硅片在含有制绒添加剂的碱性溶液中进行制绒，制绒后硅片上无掩膜区域形成了金字塔状的绒面，有掩膜区域没有和碱液发生反应，仍然为抛光表面；(4)将步骤(3)中制绒后的硅片清洗，将掩膜溶解去除。
[0013]优选地，所述步骤(1)中碱性溶液包含NaOH、KOH中的至少一种；碱性溶液中碱的质量分数为1％
‑
25％。
[0014]优选地，所述步骤(1)中腐蚀抛光温度为60
‑
90℃，腐蚀抛光时间为0.5min～10min。
[0015]优选地，所述涂覆胶水之前将抛光硅片清洗干净并烘干。
[0016]优选地，所述步骤(2)中胶水为乙基纤维素和无水乙醇的混合物，乙基纤维素的质量分数为5％
‑
30％。
[0017]优选地，所述步骤(2)中掩膜覆盖的边缘区域的宽度是0.1mm～5mm。
[0018]优选地，所述步骤(3)中碱性溶液包含NaOH、KOH中的至少一种。
[0019]优选地，所述步骤(3)中碱性溶液中碱的质量分数为0.5％
‑
10％，制绒添加剂的质量分数为0.1％～2％。
[0020]优选地，所述步骤(3)中制绒温度为70℃
‑
90℃，制绒时间为5min～20min。
[0021]优选地，所述步骤(4)中清洗是在有机溶剂中进行，有机溶剂为无水乙醇；清洗温度为20℃～60℃，清洗时间为0.5min～10min。
[0022]优选地，所述将掩膜去除后使用太阳能电池常规清洗工艺清洗硅片，比如：
[0023]在SC1药液中清洗所述制绒硅片；所述SC1药液为碱和H2O2的混合溶液；所述碱包括NaOH、KOH以及氨水中的至少一种；在所述SC1药液中，所述碱的质量分数为0.2％～2％，所述H2O2的质量分数为0.4％～4％；当在所述SC1药液中清洗时，所述清洗的温度为50℃～80℃，所述清洗的时间为2min～10min；然后在纯水中清洗所述制绒硅片；
[0024]或者在臭氧药液中清洗所述制绒硅片，所述臭氧药液为含有臭氧和HF的溶液；在所述臭氧药液中，所述臭氧的浓度为5ppm～50ppm，所述HF的质量分数为0％～3％；当在所述臭氧药液中清洗时，所述清洗的温度为15℃～40℃，所述清洗的时间为2min～10min；然
后在纯水中清洗所述制绒硅片；
[0025]或者在HF溶液中清洗所述制绒硅片；在所述HF溶液中，HF的质量分数为1％～5％；在所述HF溶液中清洗所述制绒硅片的温度为常温；在所述HF溶液中清洗所述制绒硅片的时间为2min～10min；然后在纯水中清洗所述制绒硅片；
[0026]按照上述清洗工艺清洗后在热空气或热氮气中烘干所述制绒硅片。
[0027]本专利技术还提供一种上述边缘抛光的单晶制绒硅片在太阳电池中的应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边缘抛光的单晶制绒硅片，其特征在于，所述硅片正面和背面的边缘区域以及硅片的侧面区域不具有金字塔绒面结构，除所述边缘区域和侧面区域以外的其它区域具有金字塔绒面结构。2.根据权利要求1所述的一种边缘抛光的单晶制绒硅片，其特征在于，所述不具有金字塔绒面结构的边缘区域的宽度为0.1mm～5mm。3.一种边缘抛光的单晶制绒硅片的制备方法，包括以下步骤：(1)在碱性溶液中对硅片进行腐蚀抛光；(2)在步骤(1)中抛光硅片的边缘涂敷胶水，然后烘干形成掩膜，掩膜覆盖的区域为硅片正面和背面的边缘区域以及硅片的侧面；(3)将步骤(2)中形成掩膜的硅片在含有制绒添加剂的碱性溶液中进行制绒；(4)将步骤(3)中制绒后的硅片清洗，将掩膜溶解去除。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中碱性溶液包含NaOH、KOH中的至少一种；碱性溶液中碱的质量分数为1％
‑
25％；腐蚀抛光温度为60
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90℃，腐蚀抛光时间为0.5min～10min。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中胶水为乙基纤维素和无水乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜俊霖，刘正新，刘文柱，石建华，韩安军，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：