一种硅太阳电池表面陷光结构及制备方式制造技术

本发明专利技术名称为一种硅太阳电池表面陷光结构及制备方式，涉及一种新型多晶硅酸制绒工艺，利用添加含有一定比例的有机硅表面活性剂，柠檬酸可以使整个酸制绒过程更加可控，并形成具有特殊结构的绒面结构，该结构在普通的蠕虫状结构内部产生大量微小腐蚀坑，其中大腐蚀坑：长度2～10um，宽度1～5um，深度0.5～2um；小腐蚀坑：长度100～500nm，宽度100～500nm，深度0.2～0.5um。可以将制绒反射率降低2～3％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶体硅太阳电池的生产，通过改变传统制绒工艺，在原有制绒绒面上产生微结构，有效降低晶体硅太阳电池的表面反射率，提高电池效率。
技术介绍
制绒工艺是整个晶体硅太阳电池(以下简称太阳电池)制备过程的第一步，其主要作用有两个1)腐蚀去除一定厚度的硅，其目的是去除硅片切割过程中的损伤层2)在太阳电池表面形成一定形貌的织构，其目的是陷光，提高太阳电池对光的吸收，进而提闻电池效率。不同类型的太阳电池其表面织构的制备方式有所差别，普通单晶硅太阳电池具有优良的晶体条件(其表面主要是由(100)晶面)，可以在1 2% (质量浓度)的碱溶液中通过各向异性腐蚀形成规则的金字塔形貌，这些金字塔结构可以有效地起到陷光的作用。对多晶硅太阳电池而言，由于其表面是由大量不同晶向的晶粒组成，不能像单晶硅那样通过碱来进行各向异性腐蚀。对多晶硅太阳电池表面织构的制备方法主要有酸腐蚀法和等离子体刻蚀法，或通过较复杂的工艺形成规则的表面织构如光刻法，激光刻蚀法等。其中酸腐蚀法由于其简单，方便，低成本等优点被工业界广泛接受。用于酸腐蚀法的制绒溶液可以是HF和一种氧化剂(如硝酸，双氧水，高锰酸钾，铬酸等)及水的任意比例混合，现阶段所采用的制绒溶液主要是hf/hno3/h2o混合溶液，其中HNO3作为氧化剂与硅反应在硅表面形成致密的SiO2层，溶液中的HF与上一步形成的SiO2反应，生成可以溶于水的六氟硅酸络合物。通过HNO3的对硅的氧化和HF对Si02的消融作用，使得硅表面被不断的腐蚀去除。具体的反应式如下3Si-4HN0s = 3Si02+2H20_4N0Si02-6HF = H2 (SiF6) _2H20在具体的成产过程中，工艺人员发现随着HF/HN03/H20体积比例的不同所腐蚀的硅片表面形貌也有所不同。在富HF的体系中，所腐蚀出来的硅片表面较均匀，晶面的各向异性表现不明显，反射率也较低，但是由于HF的提高，由于多晶硅体内缺陷被严重放大，产生非常多的重腐蚀区，这些重腐蚀区一方面会影响后续的工艺，另一方面也会严重影响电池的性能，应当尽量避免。同时富HF体系中其反应热量非常大，反应很难控制。在富HNO3的体系中，虽然不会出现富HF体系中的重腐蚀区，但是所腐蚀出来的硅片表面各向异性较大，不同晶面间差异较大形成花片，一方面容易引起电池的外观不良，另一方面由于反射率较高也会影响太阳电池的电性能。由于以上特性，酸腐蚀法制绒的工艺控制就显得非常重要，现阶段在大规模生产的过程中，工艺人员需通过不断观察绒面状况，及时调整HF，HNO3的补加量来控制反应过程。这一过程存在一定的经验性，并且费时费力。同时，由于酸腐蚀工艺是一个大量放热的快速反应过程，对设备的要求非常高，一般的槽式设备很难获得稳定的生产过程，而必须采用造价高昂的链式设备。综上所述，突破传统的酸制绒工艺，找到一种适合于酸制绒的制绒辅助品，使其能够帮助工艺人员更好的控制反应，同时能够降低酸腐蚀对设备的要求，降低生产成本，是我们面对的急需解决的问题！
技术实现思路
本专利技术主要基于以上提出的相关问题，通过细致研究HF/HN03/H20体系的腐蚀过程，详细了解反应机理，通过不断地研发和现场试验，最终找到一种适合于现有工艺的酸制绒添加剂。 本专利技术涉及一种酸制绒添加剂，主要成分为甘油，柠檬酸，一定比例的冠醚型表面活性剂，以及余量水。甘油与水的体积比为1-10 100，柠檬酸与水的重暈比为1-3 100,冠醚型表面活件剂与水的体积比为0. I I : 100。I)通过引入添加剂，可以形成一种特殊的表面形貌，具体为在原有的酸腐蚀液基础上再形成一些较小的微结构(结构示意图见附图I)，可以有效地降低晶体硅电池的反射率，提高电池效率2)通过使用该添加剂，可以大大降低酸制绒工艺对设备的要求度，温度窗口可提升至5 20度。无论简易的槽式制绒还是高级的链式制绒均可获得同样的效果3)本专利技术所述的添加剂完全环保，无毒，无腐蚀性，极易溶于水。本专利技术提供了一种非常简单的获得该特殊绒面的方式，主要步骤如下I)将HF (体积分数，49 % )溶液，HNO3 (体积分数，65 % )溶液，H2O按体积比为I 3 : 3 8 : 3 5的比例相混合,搅拌5 IOmin使溶液充分混合形成普通制绒溶液；2)将添加剂按照步骤I配制的制绒溶液的体积的0. 01 I %加入到制绒溶液中，搅拌5 IOmin使溶液充分混合,形成新型制绒溶液；3)调整步骤2)所得的溶液温度至5 20度；4)将固体NaOH按重量比为3 8%的比例溶于出离子水，配制成碱溶液；5)将单晶或多晶硅片放入以上步骤2)所制的新型制绒溶液中，反应2 4min取出，经水漂洗2min后浸入步骤4)所配制的碱溶液中反应10 60秒，取出，漂洗，吹干。通过以上方法，可以制备出一种特殊结构的太阳电池绒面，与普通酸制绒结构相比该结构可以降低硅片表面反射率2 5%，形成的绒面上下均匀，大小一致，与太阳电池后续工艺匹配良好。附图说明图I :添加剂制绒硅片表面微结构示意2 :添加剂制绒硅片表面扫描电镜照片，放大1000倍图3 :添加剂制绒硅片表面扫描电镜照片，放大20000倍图4 :添加剂制绒表面与普通制绒表面反射率对比具体实施例方式实施例一具体实施步骤如下1)配制添加剂以IOOml去离子水为溶剂，将Iml甘油、I克柠檬酸，Iml冠醚型表面活性剂溶解于去离子水中制得添加剂；2)配制酸腐蚀液将HF，HN03，H2O按I 5 4体积比混合；3)配制碱漂洗液将固体NaOH按重量比为5%的比例溶于去离子水；4)将添加剂按0. 1%加入2)所配制的酸腐蚀液中形成制绒溶液；5)将太阳电池用单晶或多晶硅片浸入制绒溶液中进行反应，反应温度为12Q，制绒时间为200s ；6)将经5)处理后的硅片取出，经水漂洗2min后浸入步骤3)所配制的碱溶液中反应45秒，取出，漂洗，吹干。实施例二具体实施步骤如下1)配制添加剂以IOOml去离子水为溶剂，将3ml甘油、0.6克柠檬酸，0. 5ml冠醚型表面活性剂溶解于去离子水中制得添加剂；2)配制酸腐蚀液将HF，HNO3, H2O按I : 8 : 5体积比混合；3)配制碱漂洗液将固体NaOH按重量比为5%的比例溶于去离子水；4)将添加剂按0. 5%加入2)所配制的酸腐蚀液中形成制绒溶液；5)将太阳电池用单晶或多晶硅片浸入制绒溶液中进行反应，反应温度为15Q，制绒时间为180s ；6)将经5)处理后的硅片取出，经水漂洗2min后浸入步骤3)所配制的碱溶液中反应45秒，取出，漂洗，吹干。实施例三具体实施步骤如下1)配制添加剂以IOOml去离子水为溶剂，将IOml甘油、I克柠檬酸，0. Iml冠醚型表面活性剂溶解于去离子水中制得添加剂；2)配制酸腐蚀液将HF，HNO3, H2O按I : 4 : 3体积比混合；3)配制碱漂洗液将固体NaOH按重量比为5%的比例溶于去离子水；4)将添加剂按I %加入2)所配制的酸腐蚀液中形成制绒溶液；5)将太阳电池用单晶或多晶硅片浸入制绒溶液中进行反应，反应温度为181，制绒时间为240s ；6)将经5)处理后的硅片取出，经水漂洗2min后浸入步骤3)所配制的碱溶液中反应45秒，取出，漂洗，吹干。图2给出了得到的硅片表面绒面的扫描电镜平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅太阳电池制绒工艺所使用的新型制绒溶液，其包括：1)含有HNO3、HF、H2O混酸溶液：占总体积40?80％；2)添加剂：占总体积0.01?1％；3)余量水其中所述添加剂的成分为甘油、柠檬酸、冠醚型表面活性剂和水，甘油与水的体积比为1?10∶100，柠檬酸与水的重量比为1?3∶100，冠醚型表面活性剂与水的体积比为0.1～1∶100。

【技术特征摘要】
1.一种硅太阳电池制绒工艺所使用的新型制绒溶液，其包括 1)含有HNO3、HF、H2O混酸溶液占总体积40-80%； 2)添加剂占总体积0.01-1% ； 3)余量水 其中所述添加剂的成分为甘油、柠檬酸、冠醚型表面活性剂和水，甘油与水的体积比为1-10 100，柠檬酸与水的重量比为1-3 100，冠醚型表面活性剂与水的体积比为0. I I 100。2.如权利要求I所述的新型制绒溶液，其中所述HN03/HF/H20的体积比为I 3 3 8 3 5。3.一种用于晶体硅太阳电池制造过程中的制绒方法，包括 1)将HF溶液，HNO3溶液，H2O按体积比为I 3 3 8 3 5的比例相混合， 搅拌5 IOmin使溶液充分混合形成普通制绒溶液； 2)将添加剂加入到所述普通制绒溶液中，搅拌5 IOmin使溶液充分混合，添加水以形成如权利要求I所述的新型制绒溶液； 3)调整步骤2)所得的新型制绒溶液的温度至5 20度； 4)将固...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪琼，
申请(专利权)人：杭州道乐太阳能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：