CN105040108A - 多晶硅太阳能电池的制绒方法 - Google Patents
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Abstract
一种多晶硅太阳能电池的制绒方法，制绒水溶液包括：氢氟酸5-20％，硝酸25-55％，硅氟酸0.5-5％，醋酸0.1-0.5％，添加剂0.5-1.5％，余量水；添加剂为：聚乙烯醇0.2-0.8％，三乙醇胺0.1-6％，水解聚马来酸酐1-6％，聚乙烯吡咯烷酮0.05-0.1％，余量水：制绒水溶液温度0-30℃，将硅片置于水溶液中100-300s，并同时进行超声震动，超声频率40-60KHZ；取出置于氢氧化钠0.2-0.5％、十二烷基苯磺酸钠0.5-2％的清洗液中进行清洗、取出吹干即可。具有稳定性好，温度易于控制，多晶硅表面陷光效果好和电池的光电转化率高，绒面均匀、反射率低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备方法技术领域，具体涉及一种多晶硅太阳能电池的制绒方法。
背景技术
多晶硅是熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅由于各个晶粒的晶向不一样，不能像单晶硅一样采用碱腐蚀；为了得到良好的多晶硅绒面，目前有多种方法，比如反应离子刻蚀法、机械刻槽法和化学腐蚀法。其中化学腐蚀法，由于操作方便、重复性强，在工业化生产中得到了大规模的应用。其原理如下：主要采用酸制绒工艺，体系主要包括硝酸和氢氟酸，具体反应方程式如下：
3Si+4HNO3——3SiO2+2H2O+4NO
SiO2+6HF——H2(SiF6)+2H2O
其中硝酸作为强的氧化剂，将硅养活成致密不溶于水的二氧化硅附着在硅片表面，阻止硝酸与硅的进一步反应，但二氧化硅可以与溶液中的氢氟酸发生反应，生产可溶于水的络合物H2(SiF6)，导致二氧化硅破坏，此时硝酸与硅再次发生化学反应，硅片表面不断的被腐蚀，最终形成连续致密的“虫孔状”结构。虽然该方法不需要特定的反应设备，工艺也相对简单，制造成本低，但是此方法由于是纯化学反应、酸于硅片反应速度快、稳定性不容易控制，反应的温度等也是影响硅片制绒效果的关键因素，稍微控制不好会造成多晶硅表面陷光效果和电池的光电转化率低，电池绒面不均匀、反射率高等不足。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种稳定性好，温度易于控制，多晶硅表面陷光效果好和电池的光电转化率高，绒面均匀、反射率低的多晶硅太阳能电池的制绒方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种多晶硅太阳能电池的制绒方法，步骤包括：
(1)首先在制绒槽内配制制绒水溶液，配制原料包括：氢氟酸5-20wt％，硝酸25-55wt％，硅氟酸0.5-5wt％，醋酸0.1-0.5wt％，添加剂0.5-1.5wt％，余量为水；将上述各组分混合并搅拌均匀；
所述的添加剂组成为：聚乙烯醇0.2-0.8wt％，三乙醇胺0.1-6wt％，水解聚马来酸酐1-6wt％，聚乙烯吡咯烷酮0.05-0.1wt％，余量为水：
(2)将步骤(1)的制绒水溶液维持温度为0-30℃，然后将多晶硅片置于上述水溶液中放置100-300s，并同时进行超声震动，超声频率40-60KHZ；然后取出置于氢氧化钠0.2-0.5wt％、十二烷基苯磺酸钠0.5-2wt％，余量为水构成的清洗液中进行清洗、取出吹干即可。
作为优选，所述的制绒槽内配制制绒水溶液，配制原料包括：氢氟酸10-15wt％，硝酸25-45wt％，硅氟酸0.5-1.5wt％，醋酸0.1-0.2wt％，添加剂0.5-1.0wt％，余量为水。
作为优选，所述的添加剂组成为：聚乙烯醇0.2-0.5％，三乙醇胺0.1-0.8％，水解聚马来酸酐1-2％，聚乙烯吡咯烷酮0.05-0.08％，余量为水。
本发明的优点和优异效果：
1.本发明的上述制备过程，在传统的氢氟酸、硝酸制绒液体中添加了硅氟酸、醋酸，二者可以起到缓蚀剂的作用，降低氢氟酸对多晶表面的快速腐蚀，从而增加制绒液体的稳定性和可控性；特别是醋酸的加入降低了整体的混合液浓度，从而降低腐蚀速率，同时减小了多晶硅片的表面张力，利于附着在多晶硅表面的气泡脱离，从而使得制绒液体与多晶硅片表面充分、均匀的接触，提高制绒效果和均匀度。此外，制绒过程采用超声震动，也可以实现将制绒过程附着在多晶硅表面的气泡脱离，防止对表面的遮蔽，实现各个角落均匀腐蚀，制备出较好的绒面。此外，本发明还在绒液中添加了添加剂，使得制备的绒面规则，反射率低，反应过程可控。
2.本发明的制绒后的清洗液具有能有效去除杂质，表面清洗后一致性好，反射率低的优点。
附图说明
图1本发明实施例1制备的硅片制绒微观图。
图2本发明实施例2制备的硅片制绒微观图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
实施例采用的硅片为市售多晶硅硅片，尺寸为2×2cm，厚度180-200微米，电阻率为0.5-1.5Ω·cm。
实施例1
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种多晶硅太阳能电池的制绒方法，步骤包括：
(1)首先在制绒槽内配制制绒水溶液，配制原料包括：氢氟酸5wt％，硝酸25wt％，硅氟酸0.5wt％，醋酸0.1wt％，添加剂0.5wt％，余量为水；将上述各组分混合并搅拌均匀；
所述的添加剂组成为：聚乙烯醇0.5％，三乙醇胺0.2％，水解聚马来酸酐3％，聚乙烯吡咯烷酮0.06％，余量为水：
(2)将步骤(1)的制绒水溶液维持温度为15℃，然后将多晶硅片置于上述水溶液中放置120s，并同时进行超声震动，超声频率40KHZ；然后取出置于氢氧化钠0.3％、十二烷基苯磺酸钠0.8％，余量为水构成的清洗液中进行清洗、取出吹干即可。
图1所示，本发明实施例制备的绒面，绒面尺寸均匀细小且比较均匀。
实施例2
其它步骤同实施例1，区别在于：所述的制绒槽内配制制绒水溶液，配制原料包括：氢氟酸10wt％，硝酸45wt％，硅氟酸1.5wt％，醋酸0.2wt％，添加剂1.0wt％，余量为水。
所述的添加剂组成为：聚乙烯醇0.5％，三乙醇胺0.7％，水解聚马来酸酐1.5％，聚乙烯吡咯烷酮0.07％，余量为水。
图2所示，本发明实施例制备的绒面，绒面尺寸均匀细小且比较均匀。
对比例
(1)首先在制绒槽内配制制绒水溶液，配制原料包括：氢氟酸5wt％，硝酸25wt％，硅氟酸0.5wt％，添加剂0.5wt％，余量为水；将上述各组分混合并搅拌均匀；
所述的添加剂组成为：聚乙烯醇0.5％，三乙醇胺0.2％，水解聚马来酸酐3％，聚乙烯吡咯烷酮0.06％，余量为水：
(2)将步骤(1)的制绒水溶液维持温度为15℃，然后将多晶硅片置于上述水溶液中放置120s，并同时进行超声震动，超声频率40KHZ；然后取出置于氢氧化钠0.3％、十二烷基苯磺酸钠0.8％，余量为水构成的清洗液中进行清洗、取出吹干即可。
通过显微镜观察，对比例制备的产品，其绒面不均匀，与上述实施例1-2有限制差别。
图1所示，本发明实施例制备的绒面，绒面尺寸均匀细小且比较均匀。
本发明实施例1-2和对比例制备的电池性能参数见表2：
表2实施例1-2和对比例制备的电池性能参数
从上述参数可知，本发明的方法制备的电池具有反射率低，能有效提高电池转换效率的优点。
Claims (3)
1.一种多晶硅太阳能电池的制绒方法，其特征在于，步骤包括：
(1)首先在制绒槽内配制制绒水溶液，配制原料包括：氢氟酸5-20wt％，硝酸25-55wt％，硅氟酸0.5-5wt％，醋酸0.1-0.5wt％，添加剂0.5-1.5wt％，余量为水；将上述各组分混合并搅拌均匀；
所述的添加剂组成为：聚乙烯醇0.2-0.8wt％，三乙醇胺0.1-6wt％，水解聚马来酸酐1-6wt％，聚乙烯吡咯烷酮0.05-0.1wt％，余量为水：
(2)将步骤(1)的制绒水溶液维持温度为0-30℃，然后将多晶硅片置于上述水溶液中放置100-300s，并同时进行超声震动，超声频率40-60KHZ；然后取出置于氢氧化钠0.2-0.5wt％、十二烷基苯磺酸钠0.5-2wt％，余量为水构成的清洗液中进行清洗、取出吹干即可。
2.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池的制绒方法，其特征在于，所述的制绒槽内配制制绒水溶液，配制原料包括：氢氟酸10-15wt％，硝酸25-45wt％，硅氟酸0.5-1.5wt％，醋酸0.1-0.2wt％，添加剂0.5-1.0wt％，余量为水。
3.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池的制绒方法，其特征在于，所述的添加剂组成为：聚乙烯醇0.2-0.5wt％，三乙醇胺0.1-0.8wt％，水解聚马来酸酐1-2wt％，聚乙烯吡咯烷酮0.05-0.08wt％，余量为水。
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