CN108411364A - 一种低反射率单晶硅的制绒工艺 - Google Patents
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Abstract
一种低反射率单晶硅的制绒工艺,将硅片浸入NaClO溶液去除硅片表面的污渍和损伤层后,用清水漂洗;将硅片浸入NaOH和无醇单晶硅制绒添加剂的混合溶液中,形成制绒绒面,用纯水漂洗;先将硅片浸入HF和AgNO3混合溶液漂洗,然后将硅片浸入H2O2和HF混合溶液对硅片刻蚀;最后将硅片浸入氨水和H2O2混合溶液,中和硅片表面的Ag+;硅片室温下用NaOH对硅片表面进行修饰,浸入清水中漂洗后,用酸进行三级酸洗处理,得到产品。优点是:操作方便,大大提高了工艺的可靠性,节约成本,具有良好的制绒效果,提高硅电池的电性能。
Description
技术领域
本发明属于太阳电池单晶硅片制绒领域,特别涉及一种低反射率单晶硅的制绒工艺。
背景技术
目前,化石燃料是主要的能源原料,但化石能源为不可再生资源,迟早会枯竭,并且化石能源的污染巨大,严重影响空气质量,已经对国民的健康产生危害。因此,无论是从长远的角度和目前的角度,改革能源结构迫在眉睫。常见的几种清洁能源中,水能是种先天的能源,在水资源不丰富的区域难以获得,风能不稳定,核能有泄漏的危险,只有太阳能分布广泛,成为发展清洁能源的重要出路。晶体硅太阳电池可以把太阳能直接转换成电能,并且在使用中不会产生任何污染,目前很多国家,将扶持太阳电池发电技术,从根本上减少对化石燃料的依赖。
太阳能电池的单晶制绒工艺,最为常见的是碱式制绒。在常规的N型或P型单晶硅电池的制绒工序中,通常使用NaOH、制绒添加剂溶液,利用NaOH在各向异性碱腐蚀,因为在硅晶体中,(111)面是原子最密排面,腐蚀速率最慢,所以腐蚀后4个与晶体硅(100)面相交的(111)面构成了金字塔结构。腐蚀后就形成了制绒绒面。但是这个化学反应受到很多因素的影响,比如温度、反应物浓度、生成物浓度等条件的影响,所以最终生成的绒面会有不同,进而会影响绒面的均匀性。绒面的均匀性的提高目前成为瓶颈。绒面的均匀性会影响硅电池对光谱的反射率和透射率,进而影响硅电池的电性能,另一方面,均匀的绒面对于扩散形成均匀PN结,以及增加硅片的疏水性也有影响。经过我们的实验发现,均匀的绒面有效降低的硅片PECVD后硅片的颜色差别。说明绒面对硅片的形成均匀的氮化硅薄膜也有很大影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低反射率单晶硅的制绒工艺,操作方便,大大提高了工艺的可靠性,节约成本,具有良好的制绒效果,对入射光形成减反射,增加透射的效果,增加硅电池对光子的利用率,提高硅电池的电性能。
本发明的技术解决方案是:
一种低反射率单晶硅的制绒工艺,其具体步骤如下:
1)去损伤层
将硅片浸入80℃浓度8%-12%的NaClO溶液150秒-200秒,去除硅片表面的污渍和损伤层;
2)清洗
硅片浸入清水中室温下漂洗100秒-150秒;
3)制绒
将硅片浸入75℃-80℃的NaOH浓度为1.4%-1.6%和无醇单晶硅制绒添加剂浓度为0.4%-0.6%的混合溶液中1080秒-1500秒,形成制绒绒面;将硅片浸入60℃的纯水漂洗100秒-150秒;
4)刻蚀
硅片室温下浸入浓度0.8%-1.2%的HF和质量分数0.016%-0.020%的AgNO3混合溶液60秒-120秒,浸入纯水室温下漂洗45秒-90秒;
硅片室温下浸入浓度0.6%-0.8%的H2O2和浓度2.2%-2.6%的HF混合溶液清洗对硅片刻蚀15秒-45秒;
硅片室温下浸入浓度0.4%-0.6%氨水和浓度0.6%-0.8%的H2O2混合溶液,中和硅片表面的Ag+,时间为60秒-120秒;浸入纯水室温下漂洗45秒-90秒;
硅片室温下用浓度为0.8%-1.2%的NaOH对硅片表面进行修饰,时间为30秒-60秒;浸入清水中室温下漂洗60秒-120秒;
5)酸洗Ⅰ
硅片室温下浸入70℃的HCl浓度为7.5%-8.5%和H2O2浓度为5.8%-6.2%的混合溶液中540秒-660秒;硅片浸入清水中室温下漂洗60秒-120秒;
6)酸洗Ⅱ
硅片浸入HF浓度为4.8%-5.2%和H2O2浓度为1.8%-2.2%混合溶液中室温下酸洗60秒-90秒;硅片浸入清水中室温下漂洗80秒-100秒;
7)酸洗Ⅲ
硅片浸入HCl浓度为2.4%-2.6%和H2O2浓度为5.8%-6.2%混合溶液中室温下酸洗120秒-150秒;硅片浸入清水中室温下漂洗180秒-210秒。
步骤3)和4)制绒、刻蚀时,采用太阳能单晶电池片制绒槽,包括槽体,槽体底部设置电机,槽体侧壁顶部设置与电机通过导线连接的感应开关,电机输出轴穿入槽体,电机输出轴端安装转盘,转盘顶面周向均布设有径向波桨,且在槽体内壁周向均布设置纵向阻液杠,相邻二个阻液杠薄厚交替布置;在制绒槽内安装转盘,搅拌制绒/刻蚀溶液,溶液快速上下循环,保证制溶液的浓度是均匀性,所以降低了硅片上侧和下侧的“金字塔”绒面的差异性。
进一步优选,所述波桨径向倾斜布置,倾斜方向与电机转动方向一致,增强置换液波动强度。
进一步优选,所述槽体底部为凹陷弧形,增大槽体内部空间,防止转盘剐蹭电池片提篮。
本发明的有益效果是:
操作方便,大大提高了工艺的可靠性,节约成本,具有良好的制绒效果。该工艺一方面减少了硅片表面的污渍,另一方面通过制绒,对入射光形成减反射,增加透射的效果,增加硅电池对光子的利用率,制绒后再刻蚀,刻蚀在硅片表面形成纳米孔,增加光的吸收能力,进一步提高光电转换率,提高硅电池的电性能。
附图说明
图1是本发明制绒槽的结构示意图;
图2是图1的俯视图;
图中:1-槽体,2-电机,3-感应开关,4-转盘,5-波桨,6-阻液杠。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例,来详细说明本发明。
实施例1
1)去损伤层
将硅片浸入80℃浓度8wt%的NaClO溶液200秒,去除硅片表面的污渍和损伤层;
2)清洗
硅片浸入清水中室温下漂洗100秒;
3)制绒
将硅片浸入75℃的NaOH浓度为1.6wt%和无醇单晶硅制绒添加剂浓度为0.6wt%的混合溶液中1080秒,形成制绒绒面;将硅片浸入60℃的纯水漂洗100秒;
4)刻蚀
硅片室温下浸入浓度0.8wt%的HF和质量分数0.016wt%的AgNO3混合溶液120秒,浸入纯水室温下漂洗90秒;
硅片室温下浸入浓度0.6wt%的H2O2和浓度2.2wt%的HF混合溶液清洗对硅片刻蚀45秒;
硅片室温下浸入浓度0.4wt%氨水和浓度0.6wt%的H2O2混合溶液,中和硅片表面的Ag+,时间为120秒;浸入纯水室温下漂洗90秒;
硅片室温下用浓度为0.8wt%的NaOH对硅片表面进行修饰,时间为60秒;浸入清水中室温下漂洗120秒;
5)酸洗Ⅰ
硅片室温下浸入70℃的HCl浓度为7.5wt%和H2O2浓度为5.8wt%的混合溶液中660秒;硅片浸入清水中室温下漂洗120秒;
6)酸洗Ⅱ
硅片浸入HF浓度为4.8wt%和H2O2浓度为1.8wt%混合溶液中室温下酸洗90秒;硅片浸入清水中室温下漂洗100秒;
7)酸洗Ⅲ
硅片浸入HCl浓度为2.4wt%和H2O2浓度为5.8wt%混合溶液中室温下酸洗150秒;硅片浸入清水中室温下漂洗210秒。
实施例2
1)去损伤层
将硅片浸入80℃浓度12wt%的NaClO溶液150秒,去除硅片表面的污渍和损伤层;
2)清洗
硅片浸入清水中室温下漂洗150秒;
3)制绒
将硅片浸入80℃的NaOH浓度为1.4wt%和无醇单晶硅制绒添加剂浓度为0.4wt%的混合溶液中1500秒,形成制绒绒面;将硅片浸入60℃的纯水漂洗150秒;
4)刻蚀
硅片室温下浸入浓度1.2wt%的HF和质量分数0.020wt%的AgNO3混合溶液60秒,浸入纯水室温下漂洗45秒;
硅片室温下浸入浓度0.8wt%的H2O2和浓度2.6wt%的HF混合溶液清洗对硅片刻蚀15秒;
硅片室温下浸入浓度0.6wt%氨水和浓度0.8wt%的H2O2混合溶液,中和硅片表面的Ag+,时间为60秒;浸入纯水室温下漂洗45秒;
硅片室温下用浓度为1.2wt%的NaOH对硅片表面进行修饰,时间为30秒;浸入清水中室温下漂洗60秒;
5)酸洗Ⅰ
硅片室温下浸入70℃的HCl浓度为8.5wt%和H2O2浓度为6.2wt%的混合溶液中540秒;硅片浸入清水中室温下漂洗60秒;
6)酸洗Ⅱ
硅片浸入HF浓度为5.2wt%和H2O2浓度为2.2wt%混合溶液中室温下酸洗60秒;硅片浸入清水中室温下漂洗80秒;
7)酸洗Ⅲ
硅片浸入HCl浓度为2.6wt%和H2O2浓度为6.2wt%混合溶液中室温下酸洗130秒;硅片浸入清水中室温下漂洗190秒。
实施例3
1)去损伤层
将硅片浸入80℃浓度10wt%的NaClO溶液180秒,去除硅片表面的污渍和损伤层;
2)清洗
硅片浸入清水中室温下漂洗120秒;
3)制绒Ⅰ
将硅片浸入78℃的NaOH浓度为1.5wt%和无醇单晶硅制绒添加剂浓度为0.5wt%的混合溶液中1200秒,形成制绒绒面;将硅片浸入60℃的纯水漂洗120秒;
4)刻蚀
硅片室温下浸入浓度1wt%的HF和质量分数0.018wt%的AgNO3混合溶液90秒,浸入纯水室温下漂洗60秒;
硅片室温下浸入浓度0.7wt%的H2O2和浓度2.5wt%的HF混合溶液清洗对硅片刻蚀30秒;
硅片室温下浸入浓度0.5wt%氨水和浓度0.7wt%的H2O2混合溶液,中和硅片表面的Ag+,时间为90秒;浸入纯水室温下漂洗60秒;
硅片室温下用浓度为1wt%的NaOH对硅片表面进行修饰,时间为45秒;浸入清水中室温下漂洗90秒;
5)酸洗Ⅰ
硅片室温下浸入70℃的HCl浓度为8wt%和H2O2浓度为6wt%的混合溶液中600秒;硅片浸入清水中室温下漂洗90秒;
6)酸洗Ⅱ
硅片浸入HF浓度为5wt%和H2O2浓度为2wt%混合溶液中室温下酸洗80秒;硅片浸入清水中室温下漂洗90秒;
7)酸洗Ⅲ
硅片浸入HCl浓度为2.5wt%和H2O2浓度为6wt%混合溶液中室温下酸洗120秒;硅片浸入清水中室温下漂洗180秒。
实施例4
1)去损伤层
将硅片浸入80℃浓度10wt%的NaClO溶液180秒,去除硅片表面的污渍和损伤层;
2)清洗
硅片浸入清水中室温下漂洗120秒;
3)制绒
采用太阳能单晶电池片制绒槽,如图1、图2所示,包括槽体1,所述槽体1底部为凹陷弧形,槽体1底部设置电机2,槽体1侧壁顶部设置与电机2通过导线连接的感应开关3,电机2输出轴穿入槽体1,电机2输出轴端安装转盘4,转盘4顶面周向均布设有径向倾斜布置的波桨5,倾斜方向与电机2转动方向一致,且在槽体1内壁周向均布设置纵向阻液杠6,相邻二个阻液杠6薄厚交替布置;
NaOH浓度为1.5wt%和无醇单晶硅制绒添加剂浓度为0.5wt%的混合溶液注入槽体1内,然后使用机械手将装有太阳能单晶电池片的提篮浸没在制绒液中,感应开关3感应到机械手启动电机2带动转盘4转动,转盘4顶面的波桨5搅动制绒液,并在槽体1内壁的阻液杠6作用下,使转动的制绒液产生波动,使太阳能单晶电池片与制绒液充分接触,进行制绒,制绒过程中,混合溶液温度保持在78℃,制绒时间为1200秒,形成制绒绒面;使用机械手将装有太阳能单晶电池片的提篮取出,放进60℃的纯水漂洗120秒;
4)刻蚀
刻蚀时采用太阳能单晶电池片制绒槽,按照步骤3)制绒的方式进行操作;
硅片室温下浸入浓度1wt%的HF和质量分数0.018wt%的AgNO3混合溶液90秒,浸入纯水室温下漂洗60秒;
硅片室温下浸入浓度0.7wt%的H2O2和浓度2.5wt%的HF混合溶液清洗对硅片刻蚀30秒;
硅片室温下浸入浓度0.5wt%氨水和浓度0.7wt%的H2O2混合溶液,中和硅片表面的Ag+,时间为90秒;浸入纯水室温下漂洗60秒;
硅片室温下用浓度为1wt%的NaOH对硅片表面进行修饰,时间为45秒;浸入清水中室温下漂洗90秒;
5)酸洗Ⅰ
硅片室温下浸入70℃的HCl浓度为8wt%和H2O2浓度为6wt%的混合溶液中600秒;硅片浸入清水中室温下漂洗90秒;
6)酸洗Ⅱ
硅片浸入HF浓度为5wt%和H2O2浓度为2wt%混合溶液中室温下酸洗80秒;硅片浸入清水中室温下漂洗90秒;
7)酸洗Ⅲ
硅片浸入HCl浓度为2.5wt%和H2O2浓度为6wt%混合溶液中室温下酸洗120秒;硅片浸入清水中室温下漂洗180秒。
对比例1
1)去损伤层
将硅片浸入80℃浓度10wt%的NaClO溶液180秒,去除硅片表面的污渍和损伤层;
2)清洗
硅片浸入清水中室温下漂洗120秒;
3)制绒
将硅片浸入78℃的NaOH浓度为1.5wt%和无醇单晶硅制绒添加剂浓度为0.5wt%的混合溶液中1200秒,形成制绒绒面;将硅片浸入60℃的纯水漂洗120秒后,浸入清水中室温下漂洗90秒;
4)酸洗Ⅰ
硅片浸入70℃的HCl浓度为8wt%和H2O2浓度为6%的混合溶液中600秒;硅片浸入清水中室温下漂洗90秒;
5)酸洗Ⅱ
硅片浸入HF浓度为5wt%和H2O2浓度为2wt%混合溶液中室温下酸洗80秒;硅片浸入清水中室温下漂洗90秒;
6)酸洗Ⅲ
硅片浸入HCl浓度为2.5wt%和H2O2浓度为6wt%混合溶液中室温下酸洗120秒;硅片浸入清水中室温下漂洗180秒。
Claims (4)
1.一种低反射率单晶硅的制绒工艺,其特征是:
具体步骤如下:
1)去损伤层
将硅片浸入80℃浓度8%-12%的NaClO溶液150秒-200秒,去除硅片表面的污渍和损伤层;
2)清洗
硅片浸入清水中室温下漂洗100秒-150秒;
3)制绒
将硅片浸入75℃-80℃的NaOH浓度为1.4%-1.6%和无醇单晶硅制绒添加剂浓度为0.4%-0.6%的混合溶液中1080秒-1500秒,形成制绒绒面;将硅片浸入60℃的纯水漂洗100秒-150秒;
4)刻蚀
硅片室温下浸入浓度0.8%-1.2%的HF和质量分数0.016%-0.020%的AgNO3混合溶液60秒-120秒,浸入纯水室温下漂洗45秒-90秒;
硅片室温下浸入浓度0.6%-0.8%的H2O2和浓度2.2%-2.6%的HF混合溶液对硅片刻蚀15秒-45秒;
硅片室温下浸入浓度0.4%-0.6%氨水和浓度0.6%-0.8%的H2O2混合溶液,浸泡时间为60秒-120秒;浸入纯水室温下漂洗45秒-90秒;
硅片室温下用浓度为0.8%-1.2%的NaOH对硅片表面进行修饰,时间为30秒-60秒;浸入清水中室温下漂洗60秒-120秒;
5)酸洗Ⅰ
硅片室温下浸入70℃的HCl浓度为7.5%-8.5%和H2O2浓度为5.8%-6.2%的混合溶液中540秒-660秒;硅片浸入清水中室温下漂洗60秒-120秒;
6)酸洗Ⅱ
硅片浸入HF浓度为4.8%-5.2%和H2O2浓度为1.8%-2.2%混合溶液中室温下酸洗60秒-90秒;硅片浸入清水中室温下漂洗80秒-100秒;
7)酸洗Ⅲ
硅片浸入HCl浓度为2.4%-2.6%和H2O2浓度为5.8%-6.2%混合溶液中室温下酸洗120秒-150秒;硅片浸入清水中室温下漂洗180秒-210秒。
2.根据权利要求1所述的低反射率单晶硅的制绒工艺,其特征是:步骤3)和4)制绒、刻蚀时,采用太阳能单晶电池片制绒槽,包括槽体,槽体底部设置电机,槽体侧壁顶部设置与电机通过导线连接的感应开关,电机输出轴穿入槽体,电机输出轴端安装转盘,转盘顶面周向均布设有径向波桨,且在槽体内壁周向均布设置纵向阻液杠,相邻二个阻液杠薄厚交替布置。
3.根据权利要求1所述的低反射率单晶硅的制绒工艺,其特征是:所述波桨径向倾斜布置,倾斜方向与电机转动方向一致。
4.根据权利要求1所述的低反射率单晶硅的制绒工艺,其特征是:所述槽体底部为凹陷弧形。
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