CN102343352B - 一种太阳能硅片的回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能电池技术领域，具体提供了一种太阳能硅片的回收方法。该方法包括先将印刷不良的太阳能硅片依次在有机溶剂、氧化性酸、盐酸中浸泡，最后将太阳能硅片的背面在氢氟酸中浸泡。有机溶剂去除硅片背面的全部浆料以及正面的大部分的导电浆料，氧化性酸将硅片正面残留的浆料以及吸附残留的固体颗粒转化为金属离子，盐酸络合去除金属离子，最后氢氟酸去除背面的二氧化硅膜层。本发明的回收方法，太阳能硅片外观良好，无污点，并且不易破片，回收过程无风险。回收过程中不会破坏硅片上的减反射膜，也不会破坏硅片的PN结。回收的硅片直接重新印刷导电浆料即可。最重要的是太阳能硅片的品质几乎没有降低，大大提升了太阳能硅片生产良率，降低了企业成本。

Description

一种太阳能硅片的回收方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能硅片的回收方法。
背景技术
太阳能电池作为新兴可再生能源、清洁能源、绿色能源，受到越来越广泛的关注。太阳能电池最常见的就是晶体硅太阳能电池。
晶体硅太阳能电池的主要成本在于硅片。但是，由于晶体硅太阳能电池片的生产工艺复杂而且苛刻，在各阶段都会有不良品出现。对于各阶段的不良品，必须进行回收以挽回损失，否则直接报废既污染环境，又大大增加太阳能电池的生产成本。
通常生产过程中扩散、刻边、去磷硅不良的硅片可以重新制绒返工，然后按照正常的生产流程生产；镀膜不良的硅片可以用5％的氢氟酸浸泡，去掉氮化硅膜，然后重新镀膜按照正常金属化工艺，以上经过返工的太阳能电池片性能基本没有变化。
但是，经过制绒、扩散、刻边、去磷硅、镀膜等工序并且合格的，只是最后形成电极时印刷不良的硅片，其回收通常的方法为：在硅片表面喷洒无水乙醇，然后用无尘纸或者无尘布进行擦拭，然后重新印刷。但是，擦拭的过程中，很容易受到导电浆料污染，所以烧结后电池表面存在大量污点，造成了电池的外观不良，污点也影响了电池的受光面积，降低了电池的转换效率，从而导致返工太阳能电池品质等级降低。同时在擦拭的过程中，用力过大会破坏PN结或者绒面，并且极易破片，回收具有较高风险。
另外，也有文献公开一种对于印刷不良的硅片回收的方法，其先用盐酸去除铝浆，后用异丙醇去除银浆，再用双氧水和盐酸的混合液深度清洗彻底去除微小杂质。但是，其回收后的硅片制成的太阳能电池转换效率降低，电池品质降低。并且双氧水和盐酸的混合溶液会使硅的背表面氧化生成一层二氧化硅，从而影响太阳能电池的电性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，对于印刷不良的太阳能硅片回收过程中，导致太阳能硅片品质降低，从而提供一种保证回收品质的太阳能硅片的回收方法。
一种太阳能硅片的回收方法，其包括如下步骤：
(1)将印刷不良的太阳能硅片在有机溶剂中浸泡，然后水洗；
(2)将步骤(1)处理后的太阳能硅片在氧化性酸中浸泡，然后水洗；
(3)将步骤(2)处理后的太阳能硅片在盐酸中浸泡，然后水洗；
(4)将步骤(3)处理后的太阳能硅片的背面在氢氟酸中浸泡，然后水洗，干燥。
本发明的方法所回收的太阳能硅片外观良好，无污点，并且不易破片，回收过程无风险。回收过程中不会破坏硅片上的减反射膜，也不会破坏硅片的PN结。回收的硅片不用重新进行扩散、刻边去磷硅以及镀膜等工艺，直接重新印刷导电浆料即可。最重要的是太阳能硅片的品质几乎没有降低，大大提升了太阳能硅片生产良率，降低了企业成本。
附图说明
图1是对比例1回收的太阳能硅片的正面显微镜图。
图2是实施例1回收的太阳能硅片的正面显微镜图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种太阳能硅片的回收方法，其包括如下步骤：
(1)将印刷不良的太阳能硅片在有机溶剂中浸泡，然后水洗；
(2)将步骤(1)处理后的太阳能硅片在氧化性酸中浸泡，然后水洗；
(3)将步骤(2)处理后的太阳能硅片在盐酸中浸泡，然后水洗；
(4)将步骤(3)处理后的太阳能硅片的背面在氢氟酸中浸泡，然后水洗，干燥。
其中，印刷不良的太阳能硅片是指经过制绒、扩散、刻边、去磷硅、镀膜并且合格的，只是印刷过程中导致不良的太阳能硅片。这是本领域技术人员所公知的。
印刷不良的太阳能硅片，其表面附着有大量的导电浆料，导电浆料主要成分为金属粉、玻璃粉以及有机载体。
先将太阳能硅片在有机溶剂中浸泡，其目的是：利用有机溶剂溶解导电浆料中的有机载体，从而使导电浆料大部分从太阳能硅片上脱落下来。通过有机溶剂浸泡，太阳能硅片的背电场以及导电栅线中导电浆料全部洗脱下来。
本发明的有机溶剂只要是可以溶解导电浆料中有机载体的材料均可，优选为乙醇、异丙醇以及丙酮中一种或几种。
优选情况下，本发明优选在有机溶剂浸泡过程中，同时进行超声波震荡或者鼓泡操作。这样有利于加速导电浆料的洗脱速率以及使导电浆料去除更为彻底。
本发明优选在有机溶剂中浸泡的时间为0.5～2h。
然后将经过有机溶剂浸泡的太阳能硅片，从有机溶剂中取出，再用大量的去离子水，反复清洗太阳能硅片的表面。
接下来，进行氧化性酸浸泡，其目的是：去除硅片正面残留的金属粉以及玻璃粉使其转化为金属离子，从而大部分进入到浸泡液中。
由于太阳能硅片正表面镀有氮化硅薄膜，所以氧化性酸并不会对硅片正表面产生任何损伤或者腐蚀。
氧化性酸为本领域技术人员所公知的概念。例如加热的浓硫酸、硝酸等。
本发明的氧化性酸优选选自硝酸和浓硫酸。更优选氧化性酸为：浓度为50～65wt％硝酸或者浓度70～98wt％硫酸。
其中，氧化性酸中的浸泡的温度优选为30～80℃，这样以促进金属粉以及玻璃粉的快速溶解。
氧化性酸的浸泡时间优选为0.5～2h，更优选0.5～1h。
浸泡完毕后，将太阳能硅片从氧化性酸中取出，用大量的去离子水，反复清洗太阳能硅片的表面。
再下来，在盐酸中浸泡，其目的是：去除仍吸附在绒面上的金属离子，通过氯离子的络合作用使金属离子从绒面进入到盐酸中。
盐酸浸泡不会引进其他杂质，并且氯离子络合后基团半径较大，降低了绒面对金属离子的束缚力，使金属离子容易去除。
本发明的盐酸的浓度优选为5～15wt％，更优选5～10wt％。
在盐酸中浸泡的时间优选为0.1～1h，更优选0.5～1h。
浸泡完毕后，将太阳能硅片从盐酸中取出，用大量的去离子水，反复清洗太阳能硅片的表面。
最后，将太阳能硅片的背面在氢氟酸中浸泡，其目的是去除在氧化性酸中背表面产生的微量的二氧化硅。
太阳能硅片的背面进行浸泡的操作为本领域技术人员所公知的。在此不作赘述。
本发明的氢氟酸的浓度优选为5～15wt％，更优选5～10wt％。
在氢氟酸中浸泡的时间优选为0.5～30min，更优选0.5～5min。
浸泡完毕后，将太阳能硅片从氢氟酸中取出，用大量的去离子水，反复清洗太阳能硅片的表面。
最后将太阳能硅片吹干，吹干的目的是残留的水分蒸发完全，硅片表面不产生水印等污点。
本发明的发明人经过反复实验以及研究分析发现：现有技术中，异丙醇处理过后，仍有少量的固体颗粒会吸附在制绒的硅片表面；后续的双氧水以及盐酸处理，根本无法除去吸附在绒面表面的固体颗粒。最终这些固体颗粒被带到太阳能电池上，固体颗粒会减少电池片的受光面积，从而降低电池片的光电转化效率，另外，部分电池表面还可能出现污点，影响电池的外观，使太阳能电池的品质降低。而本发明采用先氧化性酸浸泡后盐酸浸泡，可以完全消除那些残留吸附的固体颗粒。并且去除了太阳能电池背面的二氧化硅膜层，从而提高太阳能电池的电性能。综上各种因素，本发明回收的太阳能硅片制成的太阳能电池其品质大大提高，基本等同于正常产品。
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1
将印刷不良的太阳能硅片，放入无水乙醇中浸泡1h，同时超声波震荡。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。
然后将太阳能硅片，放入65wt％硝酸中浸泡30min，同时进行鼓泡操作。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。
再将太阳能硅片，放入10wt％盐酸中浸泡30min。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。
最后将太阳能硅片背面放入5wt％氢氟酸中浸泡1min。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。最后吹干。
实施例2
将印刷不良的太阳能硅片，放入异丙醇中浸泡1h，同时超声波震荡。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。
然后将太阳能硅片，放入98wt％硫酸酸中，在70℃浸泡50min，同时进行鼓泡操作。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。
再将太阳能硅片，放入10wt％盐酸中浸泡30min。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。
最后将太阳能硅片背面放入5wt％氢氟酸中浸泡1min。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。最后吹干。
对比例1
将印刷不良的太阳能硅片，放入8wt％盐酸中浸泡1h，同时超声波震荡。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。
然后将太阳能硅片，放入异丙醇中浸泡5h。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。
最后将太阳能硅片，放入深度清洗液(水∶36wt％盐酸∶双氧水＝6∶1∶1体积比)中，在80℃浸泡2h。浸泡完毕后，将太阳能硅片取出，用大量的去离子水，对太阳能硅片的表面反复清洗3次。最后吹干。
性能测试：
将未印刷的正常太阳能硅片、实施例1-2以及对比例1的回收太阳能硅片，印刷导电浆料，干燥烧结最终形成电极，得到电池片。采用博格单电池测试机对电池片进行测试。结果见表1。
表1
Figure BSA00000210530400071
从表1可以看出，本发明回收后的太阳能硅片的各项指标接近于正常片，远远高于对比例1，说明本发明的回收品质有了大幅的提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能硅片的回收方法，其包括如下步骤：
（1）将印刷不良的太阳能硅片在有机溶剂中浸泡，然后水洗；
（2）将步骤（1）处理后的太阳能硅片在氧化性酸中浸泡，然后水洗；
（3）将步骤（2）处理后的太阳能硅片在盐酸中浸泡，然后水洗；
（4）将步骤（3）处理后的太阳能硅片的背面在氢氟酸中浸泡，然后水洗，干燥；
所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮中一种或几种。
2.根据权利要求1所述的太阳能硅片的回收方法，其特征在于：步骤（1）和/或步骤（2）中，浸泡的过程还包括超声波震荡或者鼓泡。
3.根据权利要求1所述的太阳能硅片的回收方法，其特征在于：所述氧化性酸选自硝酸、浓硫酸中一种。
4.根据权利要求3所述的太阳能硅片的回收方法，其特征在于：所述硝酸的浓度为10~65wt%；所述浓硫酸的浓度为50~98wt%。
5.根据权利要求3所述的太阳能硅片的回收方法，其特征在于：步骤（2）中，浸泡的温度为30~80℃。
6.根据权利要求1所述的太阳能硅片的回收方法，其特征在于：步骤（2）中，浸泡的时间为0.5~2h。
7.根据权利要求1所述的太阳能硅片的回收方法，其特征在于：所述盐酸的浓度为5~30wt%。
8.根据权利要求1所述的太阳能硅片的回收方法，其特征在于：所述氢氟酸的浓度为5~50wt%。 
9.根据权利要求1所述的太阳能硅片的回收方法，其特征在于：步骤（4）中的浸泡的时间为0.5~60min。
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