CN103205815A - 太阳能单晶硅片制绒液及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

一种太阳光伏电池技术领域的太阳能单晶硅片制绒液及其应用方法，该制绒液组分为：NaOH9.6～12.5g/L、乙醇50～100mL/L、乙醇钠0.25～2g/L、维生素1～2g/L以及0.5～2.5g/L的全氟烷基醚羧酸钾盐FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺中的至少一种，溶剂为水。本发明制备获得的绒面有较好的效果，绒面布满1-3μm左右金字塔、分布均匀，表面缺陷态少，绒面钝化效果好，少子寿命增加，开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、填充因子（FF）也相应的有所增加；得到的金字塔大小分布均匀，无尖锐的棱边和顶角，大大降低表面的缺陷态密度，提高钝化效果，能提高太阳能电池的转换效率。

Description

太阳能单晶硅片制绒液及其应用方法
技术领域
本发明涉及的是一种太阳光伏电池技术领域的制绒液及其应用方法，具体是一种可获得高少子寿命的湿法刻蚀太阳能单晶硅片表面微结构的碱腐蚀液及其应用方法。
背景技术
太阳能光伏发电是迄今为止最清洁和最有前景的发电技术，在众多领域有着很重要的应用。光伏发电具有可靠安全，没有噪声，没有污染，能量可以说在一段相当长的时间内取之不尽，用之不竭。光伏发电没有地域的限制，不需要消耗燃料，是可再生的，不需要架设电线，出现故障的几率较小，人员维护也较简单，可以结合屋顶，玻璃等很多家用。目前用于晶体硅表面制绒的方法有很多种，反应离子刻蚀、机械刻槽和化学腐蚀等，综合生产成本和制作工艺复杂程度，化学腐蚀法在工业化生产中得到了大规模应用。另外，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为完整、成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为18%。此方法主要是制备一种碱腐蚀液对单晶硅表面进行制绒，使得单晶硅表面获得一种分布均匀，尺寸相差不大的金字塔绒面。目前常用的制绒液为硅酸盐（硅酸钠或者硅酸钾），苛性碱（氢氧化钠或者氢氧化钾），异丙醇或者乙醇，去离子水，以及少量的添加剂组成。这种制绒液的效果并不是非常好，制绒的稳定性不是很好，制绒后的金字塔的均匀性不好，表面的金字塔具有尖锐的棱边和顶角，这种绒面的少子寿命往往不高。
目前工业上使用的技术存在的缺陷主要是碱液制绒的单晶硅表面金字塔尺寸不均匀，大金字塔尺寸可达到4～6μm，小的金字塔尺寸为1μm左右，大小尺寸差异较大，而且金字塔棱棱边顶角较为尖锐。尖锐的顶角和棱边有非常高的缺陷态密度，很容易形成少子的复合中心，降低少子寿命。在钝化过程中，在金字塔顶角和棱边上薄膜与硅之间容易产生裂缝而降低钝化效果，同时增加电极电阻和增加电极的漏电流，不利于提高太阳能电池转换效率。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种太阳能单晶硅片制绒液及其应用方法，该制绒液能够在单晶硅表面刻蚀出1～3微米均匀分布的金字塔结构，制绒后的硅片少子寿命高，且该制绒液制备方法简单、实用。
本发明一个主要特征是能够在单晶硅表面刻蚀出无尖锐棱边、顶角的金字塔结构，金字塔顶角和棱边呈圆弧过渡。这样的结构表面缺陷态密度低，少子复合概率小，少子寿命高。而且这样无尖锐的棱边和顶角结构容易获得良好的钝化效果，降低电极接触电阻，提高太阳能电池转换效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种太阳能单晶硅片制绒液，其组分为：NaOH9.6～12.5g/L、乙醇50～100mL/L、乙醇钠0.25～2g/L、维生素1～2g/L以及0.5～2.5g/L的全氟烷基醚羧酸钾盐FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺中的至少一种，溶剂为水。
本发明涉及上述太阳能单晶硅片制绒液的应用方法，将该制绒液用于腐蚀抛光后的硅片，实现单晶硅少子寿命的延长。
所述的硅片经过超声清洗以及抛光处理。
所述的超声清洗是指：用无水乙醇将硅片超声3-5分钟，前后反复两遍，再依次使用温度为85℃和15℃、电导率为18Ω/cm的去离子水对硅片进行清洗。清洗的目的主要是去掉表面油污、外界污染等。
所述的抛光是指：对硅片进行将样品放在25%的NaOH的溶液中且在78～80℃的温度下进行抛光。
所述的抛光的目的主要是消除切割、研磨过程中出现的机械损伤；
所述的腐蚀是指：采用水浴锅加热制绒液使得温度控制在78～80℃，将硅片腐蚀30分钟，腐蚀完毕之后取出烘干。
通过扫描电镜（SEM）对样品表面进行观察，观察不同参数条件下金字塔大小、形貌、均匀程度的的区别，通过一系列实验，找到最佳的腐蚀液浓度配比，以获得较为理想的绒面金字塔结构。
将硅片切割成2cm×2cm大小，放在铜台上，用扫面电镜（SEM）观察硅表面的微结构形貌，用型号SEMILABWT-2000少子寿命测量仪测量单晶硅少子寿命。
技术效果
与现有技术相比，本发明制备获得的绒面有较好的效果，绒面布满1-3μm左右金字塔、分布均匀，表面缺陷态少，绒面钝化效果好，少子寿命增加，开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、填充因子（FF）也相应的有所增加。如附图1所示，金字塔大小分布均匀，无尖锐的棱边和顶角，大大降低表面的缺陷态密度，提高钝化效果，能提高太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1为实施例1制备得到的金字塔绒面SEM。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例中的太阳能电池单晶硅片制绒液，其组分为：碱性试剂NAOH所占配比为9.6g/L，乙醇含量为50ml/L，乙醇钠0.3g/L，维生素1g/L以及0.5g/L的全氟烷基醚羧酸钾盐FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺。
将上述配比的制绒液盛放于水浴锅中温度控制在78～80℃，将清洗后的硅片置于其中腐蚀30min后取出清洗烘干，用扫描电镜观察，得到如图1所示的金字塔绒面SEM。
所述的硅片经过超声清洗以及抛光处理。
实施例2
本实施例中的太阳能电池单晶硅片制绒液，其组分为：碱性试剂NAOH所占配比为11.2g/L，乙醇含量为80ml/L，乙醇钠1g/L，维生素1.3g/L以及1g/L的全氟烷基醚羧酸钾盐FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺。
将上述配比的制绒液盛放于水浴锅中温度控制在78～80℃，将清洗后的硅片置于其中腐蚀30min后取出清洗烘干。
所述的硅片经过超声清洗以及抛光处理。
实施例3
本实施例中的太阳能电池单晶硅片制绒液，其组分为：碱性试剂NAOH所占配比为12.5g/L，乙醇含量为100ml/L，乙醇钠2g/L，维生素2g/L以及2.5g/L的全氟烷基醚羧酸钾盐FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺。
将上述配比的制绒液盛放于水浴锅中温度控制在78～80℃，将清洗后的硅片置于其中腐蚀30min后取出清洗烘干。
所述的硅片经过超声清洗以及抛光处理。

Claims (5)

1.一种太阳能单晶硅片制绒液，其特征在于，其组分为：NaOH9.6～12.5g/L、乙醇50～100mL/L、乙醇钠0.25～2g/L、维生素1～2g/L以及0.5～2.5g/L的全氟烷基醚羧酸钾盐FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺中的至少一种，溶剂为水。
2.根据权利要求1所述的太阳能单晶硅片制绒液的应用方法，其特征在于，将该制绒液用于腐蚀抛光后的硅片，实现单晶硅少子寿命的延长；
所述的腐蚀是指：采用水浴锅加热制绒液使得温度控制在78～80℃，将硅片腐蚀30分钟，腐蚀完毕之后取出烘干。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的硅片经过超声清洗以及抛光处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的超声清洗是指：用无水乙醇将硅片超声3-5分钟，前后反复两遍，再依次使用温度为85℃和15℃、电导率为18Ω/cm的去离子水对硅片进行清洗。
5.根据权利要求所述的方法，其特征是，所述的抛光是指：对硅片进行将样品放在25%的NaOH的溶液中且在78～80℃的温度下进行抛光。
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