CN103882528B - 一种多晶硅片绒面的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅片绒面的制备方法，包括如下步骤：(1)将待处理的多晶硅片放入第一制绒槽进行第一次制绒；制绒混合溶液处于循环状态；(2)将待处理的多晶硅片放入第二制绒槽进行第二次制绒；制绒混合溶液处于循环状态和鼓泡状态；(3)将待处理的多晶硅片放入第三制绒槽进行第三次制绒；制绒混合溶液处于循环状态和鼓泡状态。经产线实验证实：15万片硅片经本发明的方法制绒后，只有80片产生了水纹印，相较于以往技术在去除水纹印方面有了显著提高；另外，采用本发明的方法制绒后，硅片表面的花篮印几乎不存在；由此可见，本发明极大地改善了电池片的外观，解决了本领域亟待解决的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种多晶硅片绒面的制备方法，属于太阳电池领域。
背景技术
现有技术中，在太阳能电池片的制备过程中，为了提高太阳电池的性能和效率，一般都会在硅片表面制绒。有效的绒面结构可以使得入射的太阳光在硅片表面进行多次反射和折射，改变入射光在硅片中的前进方向。增加硅片对红外光的吸收，提高光电转换效率。
目前，多晶硅片的制绒方法一般都是采用铬酸制绒，其设备都是采用价格低廉且工艺窗口宽的槽式制绒设备，具体方式是在单个制绒槽中加入铬酸混合溶液，然后将多晶硅片浸入到铬酸混合溶液中进行制绒。
然而，实际应用发现，由于制绒反应剧烈，容易产生大量热量，温度可控性低，导致硅片表面晶花明显，且阴阳片较多，减重难控制，尤其是产生严重的花篮印和水纹印，而这种花篮印和水纹印特别明显，严重影响了电池片的外观，参见附图1所示的制绒后的硅片表面图。
另一方面，目前我国生产的电池片绝大多数都是出口销售，而国外对电池片的外观非常看重。例如，在销往日本的过程中，对方首先会对产品的外观进行评估，若是电池片上具有明显的花篮印和水纹印，则会被判定为不合格，严重影响了销售。
针对上述问题，本领域的工作人员进行了大量的研究实验，发现简单的调整工艺参数，如腐蚀温度，腐蚀时间等，均无法获得突破。因而，这一问题成为了本领域亟待解决却始终无法解决的技术难题。
因此，开发一种多晶硅片绒面的制备方法，以减少硅片表面的花篮印和水纹印，具有积极的现实意义。
发明内容
本发明目的是提供一种多晶硅片绒面的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多晶硅片绒面的制备方法，包括如下步骤：
(1)将待处理的多晶硅片放入第一制绒槽进行第一次制绒；
所述第一制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.5%~1.5%的CrO3、40%~50%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；
腐蚀温度为10~30℃，腐蚀时间为250~350秒；
制绒混合溶液处于循环状态；
(2)将待处理的多晶硅片放入第二制绒槽进行第二次制绒；
所述第二制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.3%~1%的CrO3、45%~60%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；
腐蚀温度为15~25℃，腐蚀时间为230~270秒；
制绒混合溶液处于循环状态和鼓泡状态；
(3)将待处理的多晶硅片放入第三制绒槽进行第三次制绒；
所述第三制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.3%~1%的CrO3、45%~60%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；
腐蚀温度为15~25℃，腐蚀时间为230~270秒；
制绒混合溶液处于循环状态和鼓泡状态。
上文中，三氧化铬溶于水得到铬酸。即铬酸制绒。
所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF，当然也可以采用其他浓度的HF水溶液，只要在混合溶液中的总质量百分含量一致即可。
上述技术方案中，所述步骤(3)之后，还设有至少1个制绒槽进行制绒，制绒槽中的制绒混合溶液、腐蚀温度、腐蚀时间和状态均与步骤(3)相同。
上述技术方案中，所述步骤(1)中，第一制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.9%~1.1%的CrO3、43%~45%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；腐蚀时间为270~320秒。
上述技术方案中，所述步骤(3)中，第三制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.3%~0.8%的CrO3、46%~58%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；腐蚀时间为230~270秒。
本发明的工作机理如下：
第一步：第一制绒槽作为主要反应区，通过制绒液的腐蚀，可有效去除硅片表面损伤层，减重控制在0.2g-0.3g，再通过制绒槽循环功能形成达到第一步制绒的预设腐蚀绒面；（经产线实验证明，所述第一制绒槽若不开启循环功能会使制绒液在硅片表面反应不充分，使制绒后的硅片表面会形成大面积暗色，影响外观统一性；而第一制绒槽若开启循环功能也开启鼓泡功能，则会使制绒后的硅片表面产生明暗条纹，影响硅片质量和外观）因此第一制绒槽只开启循环功能，硅片经过制绒液腐蚀后可达到最佳效果。
第二步：第二制绒槽在硅片表面损伤层已去除的情况下，制绒过程不再反应剧烈，且反应相对均匀，通过制绒液进一步腐蚀和修饰，晶花得到进一步的模糊，同时由于开启了循环和鼓泡功能，可以使得硅片与花篮接触部分适当松离，继续充分反应，使得硅片表面的花篮印水纹印得到进一步改善，并将硅片减重控制在0.1g左右。
第三步：第三制绒槽的反应逐步缓慢，通过制绒液的第三次腐蚀作用，形成达到预设的晶花模糊的绒面，第三制绒槽一并开启了循环和鼓泡功能，使硅片和溶液继续充分反应，达到去除水纹印和花篮印的效果，第三制绒槽硅片减重控制在0.05g左右。
本发明针对铬酸制绒，通过三个槽分三步进行制绒，相对于单槽制绒，其优势在于：反应充分，腐蚀均匀，能产生模糊的多晶晶花，可提高产线产能。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1．本发明开发了一种新的多晶硅片绒面的制备方法，经产线实验证实：15万片硅片经本发明的方法制绒后，只有80片产生了水纹印，相较于以往技术在去除水纹印方面（现有技术中溶液后期水纹印出现的几率大致为90%左右）有了显著提高；另外，采用本发明的方法制绒后，硅片表面的花篮印几乎不存在；由此可见，本发明极大地改善了电池片的外观，解决了本领域亟待解决的技术难题，具有创造性。
2．本发明可以获得较好外观的电池片，且不会影响电池片的电性能和转换效率，这对出口外销创造了极好的条件，具有积极的现实意义。
3．本发明的方法拓宽了多晶硅片铬酸制绒的工艺窗口，有效降低了硅片的反射率，提高了多晶硅片铬酸制绒的质量和产能。
附图说明
图1是背景技术中单个制绒槽制绒后的硅片表面图；
图2是本发明实施例一制绒后的硅片表面图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
参见图2所示，一种多晶硅片绒面的制备方法，包括如下步骤：
第一步：开启第一制绒槽的循环功能进行酸性溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液、去离子水的质量分数分别为1%、44.7%、52%，还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.024%、0.028%、0.04%、2.208%；腐蚀时间为300s，制绒液温度为23.5℃；
第二步：开启第二制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为0.6%、51.7%、45.4%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.024%、0.028%、0.04%、2.208%；腐蚀时间为250s，制绒液温度为23.5℃；
第三步：开启第三制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为0.6%、51.7%、45.4%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.024%、0.028%、0.04%、2.208%；腐蚀时间为250s，制绒液温度为23.5℃。
制备出的多晶硅太阳能电池的硅片表面图如图2所示。可以看到，图2中的水纹印明显改善，花篮印不存在。
本次制绒硅片减重在0.41g，水纹印减少到0.05%。
与单槽式制绒相比较，开路电压提升0.0006V，短路电流提升0.06A，填充因子提升0.44%，光电转换效率提升0.1%。
实施例二
一种多晶硅片绒面的制备方法，包括如下步骤：
第一步：开启第一制绒槽的循环功能进行酸性溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液、去离子水的质量分数分别为0.5%、40%、57.5%，还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.004%、0.01%、0.04%、1.946%；腐蚀时间为350s，制绒液温度为10℃；
第二步：开启第二制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为0.3%、45%、52.7%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.004%、0.01%、0.04%、1.946%；腐蚀时间为300s，制绒液温度为10℃；
第三步：开启第三制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为0.3%、45%、52.7%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.004%、0.01%、0.04%、1.946%；腐蚀时间为300s，制绒液温度为10℃。
本次制绒硅片减重在0.35g，水纹印减少到0.1%。
与单槽式制绒相比较开路电压提升0.0004V，短路电流提升0.05A，填充因子提升0.36%，光电转换效率提升0.04%。
实施例三
一种多晶硅片绒面的制备方法，包括如下步骤：
第一步：开启第一制绒槽的循环功能进行酸性溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液、去离子水的质量分数分别为1.5%、50%、45.5%，还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.03%、0.03%、0.15%、2.79%；腐蚀时间为250s，制绒液温度为30℃；
第二步：开启第二制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为1%、60%、36%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.03%、0.03%、0.15%、2.79%；腐蚀时间为200s，制绒液温度为30℃；
第三步：开启第三制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为1%、60%、36%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.03%、0.03%、0.15%、2.79%；腐蚀时间为200s，制绒液温度为30℃。
本次制绒硅片减重在0.44g，水纹印减少到0.09%。
与单槽式制绒相比较,开路电压提升0.0005V，短路电流提升0.05A，填充因子提升0.21%，光电转换效率提升0.04%。
实施例四
一种多晶硅片绒面的制备方法，包括如下步骤：
第一步：开启第一制绒槽的循环功能进行酸性溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液、去离子水的质量分数分别为0.9%、43%、54.1%，还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.004%、0.01%、0.04%、1.946%；腐蚀时间为320s，制绒液温度为15℃；
第二步：开启第二制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为0.3%、46%、51.7%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.004%、0.01%、0.04%、1.946%；腐蚀时间为270s，制绒液温度为15℃；
第三步：开启第三制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为0.3%、46%、51.7%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.004%、0.01%、0.04%、1.946%；腐蚀时间为270s，制绒液温度为15℃。
与单槽式制绒相比较，开路电压提升0.0006V，短路电流提升0.05A，填充因子提升0.23%，光电转换效率提升0.06%。
实施例五
一种多晶硅片绒面的制备方法，包括如下步骤：
第一步：开启第一制绒槽的循环功能进行酸性溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液、去离子水的质量分数分别为1.1%、45%、51.4%，还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.025%、0.025%、0.125%、2.325%；腐蚀时间为270s，制绒液温度为25℃；
第二步：开启第二制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为0.8%、58%、38.7%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.025%、0.025%、0.125%、2.325%；腐蚀时间为230s，制绒液温度为25℃；
第三步：开启第三制绒槽的循环和鼓泡功能进行酸溶液制绒，制绒槽中的制绒混合溶液的组分：CrO3、HF水溶液和去离子水的质量分数分别为0.8%、58%、38.7%；还包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸、去离子水，其质量分数分别为0.025%、0.025%、0.125%、2.325%；腐蚀时间为230s，制绒液温度为25℃。
与单槽式制绒相比较,开路电压提升0.0004V，短路电流提升0.04A，填充因子提升0.2%，光电转换效率提升0.05%。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (4)
1.一种多晶硅片绒面的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将待处理的多晶硅片放入第一制绒槽进行第一次制绒；
所述第一制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.5%~1.5%的CrO3、40%~50%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；
腐蚀温度为10~30℃，腐蚀时间为250~350秒；
制绒混合溶液处于循环状态；
(2)将待处理的多晶硅片放入第二制绒槽进行第二次制绒；
所述第二制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.3%~1%的CrO3、45%~60%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；
腐蚀温度为15~25℃，腐蚀时间为230~270秒；
制绒混合溶液处于循环状态和鼓泡状态；
(3)将待处理的多晶硅片放入第三制绒槽进行第三次制绒；
所述第三制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.3%~1%的CrO3、45%~60%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；
腐蚀温度为15~25℃，腐蚀时间为230~270秒；
制绒混合溶液处于循环状态和鼓泡状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)之后，还设有至少1个制绒槽进行制绒，制绒槽中的制绒混合溶液、腐蚀温度、腐蚀时间和状态均与步骤(3)相同。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，第一制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.9%~1.1%的CrO3、43%~45%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；腐蚀时间为270~320秒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，第三制绒槽中的制绒混合溶液的组分，按质量计，包括：0.3%~0.8%的CrO3、46%~58%的HF水溶液、0.004%~0.03%的聚乙二醇、0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺、0.04%~0.15%的丙烯酸，余量为水；所述HF水溶液中含有质量百分比为49%的HF；腐蚀时间为230~270秒。
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