CN102306681A - 一种准单晶硅片的制绒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池的生产技术方法领域，具体涉及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。本发明相比单纯的酸制绒能够明显提高准单晶电池的光电转换效率，而且能明显消除采用单纯碱制绒所导致的部分绒面发亮的现象，整个过程可根据（100）晶粒所占的面积精确调整。该工艺方法过程完全可控，整体制绒效果好，外观合格，工艺简单，适用于准单晶硅片的大规模生产。

Description

一种准单晶硅片的制绒方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池的生产技术方法领域，具体涉及一种准单晶硅片的制绒方法。
背景技术
制绒是制备具有减少光线反射的硅片表面处理方法，将表面织构化，利用表面的陷光作用提高光线的吸收利用，是制造高效太阳能电池必不可少的工序。
在硅太阳能电池的制作工艺中，单晶硅片一般采用各项异性的碱制绒法在硅片表面形成金字塔绒面，使得入射光线多次反射，大大的提高了光线的吸收，达到提高转换效率的目的。碱制绒方法工艺成本地，适用于单晶硅片的大规模量产。
多晶硅片存在大量的晶界和缺陷，相比单晶硅片转换效率要低1.5-2%，但多晶硅片相比单晶硅片具有明显的成本优势，近年来在太阳能电池市场中占据的比例越来越大。多晶硅片因为各晶粒的取向不一，无法采用碱制绒方法，生产中一般使用酸制绒工艺，在表面形成一定的腐蚀坑绒面，能起到较好的织构化效果。
单晶硅和多晶硅存在明显的优势和劣势，用多晶铸锭方法生产的准单晶技术是一种能将单晶、多晶优势结合的方法。目前已开始陆续量产准单晶硅片。目前量产的准单晶硅片，主体有（100）晶面构成，同时有部分其他随机生长晶向的晶粒。
对于这种类型的硅片，如果单纯使用酸制绒无法很好发挥大晶粒的优势；而如果单纯的采用碱制绒，无法满足商业化生产组件的外观要求。目前结合酸碱制绒工艺已有报道的方法为采用先进行酸制绒工艺再进行碱制绒工艺，该工艺方法在实际生产中可控性要求较高，硅片表面容易部分发亮，经过PECVD镀膜后有明显的外观色差，封装后的准单晶组件外观与目前的多晶组件外观颜色差别较大。
发明内容
本发明提供了一种准单晶硅片的制绒方法，结合酸碱制绒的工艺优点，工艺过程简单可控，制绒效果后，电池转换效率高，封装成组件后外观合格、符合组件销售的外观要求。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
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。其中，（100）晶粒即晶粒直径为100nm。
作为上述方案进一步设置，所述碱制绒工序中，所选用的碱溶液为NaOH（氢氧化钠）或KOH（氢氧化钾）溶液，其质量分数为1%-3%。
所述碱溶液中异丙醇的体积分数为3%-15%。
所述碱溶液制绒时的温度为70℃-85℃。
所述碱制绒工序后的准单晶硅片的腐蚀深度为1μm -10μm。
所述酸制绒工序中，所选用的酸溶液为HF（氢氟酸）和HNO3（硝酸）混合酸溶液，体积分数为60%-80%。
所述HF和HNO3混合酸溶液中，HF和HNO3之间的体积比为1：2-4。
所述酸溶液制绒时的温度为3℃-10℃。
所述先经过碱制绒工序、后经过酸制绒工序后的准单晶硅片的腐蚀深度为2μm -20μm。
本发明的优点：结合碱制绒和酸制绒的工艺优点，制绒后光线利用率高，反射率低，外观色差小。先采用了碱制绒在原先的（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，但整体仍然保持碱制绒工艺的高光线利用率、低反射率的特征，对非（100）晶粒碱制绒后的抛光面则用酸溶液形成腐蚀坑，与常规的多晶酸制绒后绒面的反射率一致。采用碱制绒后再算制绒，硅片外观一致性好。先酸制绒再碱制绒的工艺，因为酸制绒后的碱制绒过程对非（100）晶粒的抛光作用，导致外观色差较大，而采用本发明则有效的避免了制绒后准单晶硅片的外挂色差较大的缺点。采用本发明的准单晶制绒工艺过程简单可控，可根据（100）晶粒的大小匹配调整碱制绒和酸制绒的的腐蚀深度，在保证合适外观的前提下，得到最优的光线利用率。采用本发明制作的准单晶电池片封装成组件后外观与常规多晶组件外观一致，有效的满足组件商业销售的外观要求。
 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
实验所采用的硅片为156×156的P型准单晶电池硅片，（100）晶粒面积占整个硅片面积≥50%。
碱制绒：选择KOH溶液，质量分数为1.5%，在碱溶液中，添加异丙醇，体积分数为5%，另外添加时创S929-B制绒添加剂，体积分数为0.5%；溶液温度为78℃，控制制绒时间使得硅片单面腐蚀深度为3.5μm -4μm。
酸制绒：将经过碱制绒后的硅片放入酸溶液中，酸溶液为HF和HNO3混合酸溶液，HF和HNO3的总体积分数为60%，其中HF与HNO3体积比为1：3.2， 制绒温度为8℃，通过时间控制使得硅片单面腐蚀深度为2.5μm -3μm。
经以上制绒工艺得到的硅片，（100）晶粒的平均反射率为11%-13%，其他晶粒的反射率为16%-21%，整体的反射率为13%-16%，测反射率所使用仪器为Ideaoptics公司的R9000-2DMA。
最终准单晶电池片的平均转换效率为17.4%-17.7%，电池片外观合格，无明显的色差，准单晶电池片组件封装后与多晶组件外观一致，符合客户要求。
实施例2
实验所采用的硅片为156×156的P型准单晶电池硅片，（100）晶粒面积占整个硅片面积≥70%。
碱制绒：选择KOH溶液，质量分数为1.2%，在碱溶液中，添加异丙醇，体积分数为15%，另外添加时创S929-B制绒添加剂，体积分数为0.5%；溶液温度为85℃，控制制绒时间使得硅片单面腐蚀深度为3.5μm -4.5μm。
酸制绒：将经过碱制绒后的硅片放入酸溶液中，酸溶液为HF和HNO3混合酸溶液，HF和HNO3的总体积分数为80%，其中HF与HNO3体积比为1：3，制绒温度为10℃，通过时间控制使得硅片单面腐蚀深度为1.5μm -2.5μm。
经以上制绒工艺得到的硅片，（100）晶粒的平均反射率为10%-12%，其他晶粒的反射率为16%-21%，整体的反射率为12%-15%，测反射率所使用仪器为Ideaoptics公司的R9000-2DMA。
最终准单晶电池片的平均转换效率为17.6%-18%，电池片外观合格，无明显的色差，准单晶电池片组件封装后与常规多晶组件外观一致，符合客户要求。
实施例3
实验所采用的硅片为156×156的P型准单晶电池硅片，（100）晶粒面积占整个硅片面积≥80%。
碱制绒：选择KOH溶液，质量分数为2%，在碱溶液中，添加异丙醇，体积分数为3%，另外添加时创S929-B制绒添加剂，体积分数为0.5%；溶液温度为75℃，控制制绒时间使得硅片单面腐蚀深度为4μm -5μm。
酸制绒：将经过碱制绒后的硅片放入酸溶液中，酸溶液为HF和HNO3混合酸溶液，HF和HNO3的总体积分数为70%，其中HF与HNO3体积比为1：2；制绒温度为3℃，通过时间控制使得硅片单面腐蚀深度为1.5μm -2μm。
经以上制绒工艺得到的硅片，（100）晶粒的平均反射率为11%-12%，其他晶粒的反射率为16%-21%，整体的反射率为12%-15%，测反射率所使用仪器为Ideaoptics公司的R9000-2DMA。
最终准单晶电池片的平均转换效率为17.7%-18.2%，电池片外观合格，无明显的色差，准单晶电池片组件封装后与常规多晶组件外观一致，符合客户要求。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：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。
2.如权利要求1所述的一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：所述碱制绒工序中，所选用的碱溶液为NaOH或KOH溶液，其质量分数为1%-3%。
3.如权利要求2所述的一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：所述碱溶液中异丙醇的体积分数为3%-15%。
4.如权利要求3所述的一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：所述碱溶液制绒时的温度为70℃-85℃。
5.如权利要求4所述的一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：所述碱制绒工序后的准单晶硅片的腐蚀深度为1μm -10μm。
6.如权利要求1所述的一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：所述酸制绒工序中，所选用的酸溶液为HF和HNO3混合酸溶液，体积分数为60%-80%。
7.如权利要求6所述的一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：所述HF和HNO3混合酸溶液中，HF和HNO3之间的体积比为1：2-4。
8.如权利要求7所述的一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：所述酸溶液制绒时的温度为3℃-10℃。
9.如权利要求1或5或8所述的一种准单晶硅片的制绒方法，其特征在于：所述先经过碱制绒工序、后经过酸制绒工序后的准单晶硅片的腐蚀深度为2μm -20μm。
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