CN110943144A - 一种异质结电池的制绒清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异质结电池的制绒清洗方法,该方法包括:采用SC1对原硅片预清洗;对硅片粗抛去损处理;臭氧体系溶液清洗;对硅片进行制绒;采用SC1或臭氧体系溶液清洗;对硅片腐蚀,进行光滑圆整处理;采用SC2或臭氧体系溶液清洗;烘干;并在SC1或臭氧体系溶液清洗、光滑圆整处理、SC2或臭氧体系溶液清洗、烘干流程前均增加HF酸洗流程。通过本发明的清洗方法,保证了硅片表面完全洁净,获得较优表面形貌,极大程度得提高了HJT电池的性能。
Description
技术领域
本发明涉及异质结电池领域,更具体的说是涉及一种异质结电池的制绒清洗方法。
背景技术
太阳能光伏发电的开发具有深远的战略意义,提效降本是目前研究的重点之一,常规结构电池的效率已无较大的提升空间,高效晶硅电池逐渐成为市场研发的主流。HJT电池,是一种采用非晶硅/晶体硅异质结结构,实现低成本的高效晶体硅太阳能电池。该电池结构具有工艺步骤少、制程温度低、无LID与PID效应、温度系数低、效率高等优点。
HJT电池以高寿命的n型硅为衬底,在经过制绒清洗的硅片正面依次沉积本征非晶硅薄膜、p型非晶硅薄膜,从而形成p-n异质结;在硅片背面依次沉积本征非晶硅薄膜、n型非晶硅薄膜形成背表面场;然后在掺杂的非晶硅薄膜的两侧沉积透明导电氧化物薄膜,最后通过丝网印刷技术在两侧形成金属电极,形成具有对称结构的HJT太阳能电池。
异质结电池区别于常规同质结,其对界面要求更高,硅片表面的洁净度是影响本征非晶硅膜层与n型硅衬底界面质量的重要因素之一,因此需要保证制绒清洗后硅片表面的足够清洁。目前行业内异质结电池制备常规制绒清洗流程可满足异质结正常清洗需求。但为了制备表面洁净度更高,获取更高转换效率的电池,常规清洗工艺流程已无法满足。
因此,结合上述问题,市场迫切需求提供一种异质结电池的制绒清洗方法,是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种异质结电池的制绒清洗方法,通过本发明的清洗方法,保证了硅片表面完全洁净,获得较优表面形貌,极大程度得提高了HJT电池的性能,同时能够避免主要工艺反应药液间的交叉污染,提升药液使用寿命。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种异质结电池的制绒清洗方法,包括以下步骤:
S1,采用SC1对原硅片进行预清洗;
S2,对硅片粗抛,去除硅片的损伤层;
S3,采用臭氧体系溶液对硅片进行清洗;
S4,对硅片进行制绒;
S5,采用HF溶液对硅片进行第一次酸洗;
S6,采用SC1或臭氧体系溶液对硅片进行清洗;
S7,采用HF溶液对硅片进行第二次酸洗;
S8,采用HF+HNO3溶液或HCl+HF臭氧体系溶液对硅片腐蚀,进行光滑圆整处理;
S9,采用HF溶液对硅片进行第三次酸洗;
S10,采用SC2或臭氧体系溶液对硅片进行清洗;
S11,采用HF溶液对硅片进行第四次酸洗;
S12,烘干;
其中,臭氧体系溶液为HCl与臭氧的混合液。
优选的,所述步骤S1中SC1为氨水与双氧水的混合液,NH4OH:H2O2:H2O体积比为1:1:3-10,预清洗温度为65-85℃,时间为120-600s。
通过采用上述优选方案,本发明的有益效果在于:采用SC1对原硅片进行预清洗,能够主要去除原硅片切割过程中的切割液、油污、油脂等残留。
优选的,所述步骤S2中使用碱性溶液去除硅片的损伤层,碱质量浓度为5-15%,温度为60-80℃,时间为60-240s。
优选的,所述步骤S3中臭氧浓度为10-20ppm,HCl为0.05-0.1wt%,清洗时间为120-480s。
通过采用上述优选方案,本发明的有益效果在于:中和粗抛后的碱液残留,加强硅片预清洗功能,兼容满足制绒添加剂的需求。
优选的,所述步骤S4中将硅片浸入碱性溶液、无醇制绒添加剂的混合溶液中,温度为70-90℃,时间为420s-900s。
优选的,所述步骤S4中碱性溶液为KOH溶液,KOH质量浓度为5%。
优选的,所述步骤S4中无醇制绒添加剂体积浓度为1%。
优选的,所述步骤S6中SC1为氨水与双氧水的混合液,NH4OH:H2O2:H2O体积比为1:1:3-10,臭氧浓度为10-20ppm,清洗温度为65-85℃,时间为120-600s。
优选的,所述步骤S8中将硅片浸入体积比为1:80-90的HF、HNO3溶液中进行腐蚀,温度为5-25℃,时间为60-180s;臭氧浓度为20-30ppm,时间为60-240s。
优选的,所述步骤S10中SC2为盐酸与双氧水的混合液,体积比HCl:H2O2:H2O为1:1:3-10,臭氧浓度为10-20ppm,清洗温度为65-85℃,时间为120-600s。
优选的,所述步骤S5、步骤S7、步骤S9中采用的HF溶液的质量浓度为3-10%,清洗时间为120-240s。
优选的,所述步骤S11中采用的HF溶液的质量浓度为5-15%,清洗时间为120-240s。
优选的,所述步骤S12中烘干的时间为180-600s,温度为40-60℃。
经由上述技术方案可知,与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明采用臭氧体系溶液对硅片进行清洗,在硅片片源表面质量较差的情况下,能够实现对原硅片表面彻底洁净的要求;并且,目前一些添加剂需在氧化层表面进行成核出绒,本发明增加的臭氧体系溶液清洗步骤能同时满足清洗及出绒的需求。
在SC1/臭氧体系溶液清洗、光滑圆整处理、SC2/臭氧体系溶液清洗、烘干流程前均增加HF酸洗流程。通过本发明的清洗方法,保证了硅片表面完全洁净,获得较优表面形貌,避免SC1清洗、圆滑处理、SC2清洗药液间的交叉污染,提升药液使用寿命。
本发明的清洗方法,能在极大程度上提高HJT电池性能,优势主要体现在Voc与FF上,最终效率可以提升0.2%。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
本发明实施例1公开了一种异质结电池的制绒清洗方法,采用的技术方案如下:
一种异质结电池的制绒清洗方法,包括以下步骤:
采用SC1对原硅片进行预清洗,SC1的体积比组成NH4OH:H2O2:H2O为1:1:5,温度80℃,时间240s;
采用KOH溶液进行粗抛质量浓度为10%,温度80℃,时间120s;
HCl臭氧体系溶液,臭氧浓度为20ppm进行清洗,时间120s;
将硅片浸入KOH质量浓度5%,无醇制绒添加剂体积浓度1%中进行腐蚀制绒,温度80℃,时间720s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为5%,时间120s;
采用SC1清洗,SC1的体积比组成NH4OH:H2O2:H2O为1:1:5,温度80℃,时间240s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为5%,时间120s;
采用HF+HNO3溶液对硅片进光滑圆整处理,将硅片浸入体积比HF:HNO3为1:90的混合溶液中进行腐蚀,光滑圆整处理,温度为21℃,时间为100s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为5%,时间120s;
采用SC2清洗,SC2的HCl:H2O2:H2O体积比为:1:1:5,温度65℃,时间240s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为10%,时间120s;
对硅片烘干,时间为450s,温度为50℃。
实施例2:
本发明实施例2公开了一种异质结电池的制绒清洗方法,采用的技术方案如下:
一种异质结电池的制绒清洗方法,包括以下步骤:
采用SC1对原硅片进行预清洗,SC1的体积比组成NH4OH:H2O2:H2O为1:1:3,温度85℃,时间120s;
采用KOH溶液进行粗抛质量浓度为10%,温度80℃,时间120s;
HCl臭氧体系溶液,臭氧浓度为15ppm进行清洗,时间480s;
将硅片浸入KOH质量浓度5%,无醇制绒添加剂体积浓度1%中进行腐蚀制绒,温度70℃,时间900s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为3%,时间240s;
采用SC1清洗,SC1的体积比组成NH4OH:H2O2:H2O为1:1:3,温度85℃,时间120s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为3%,时间240s;
采用HF+HNO3溶液对硅片进光滑圆整处理,将硅片浸入体积比HF:HNO3为1:80的混合溶液中进行腐蚀,光滑圆整处理,温度为5℃,时间为180s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为3%,时间240s;
采用SC2清洗,SC2组成HCl:H2O2:H2O体积比为:1:1:3,温度85℃,时间120s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为5%,时间240s;
对硅片烘干,时间为600s,温度为40℃。
实施例3:
一种异质结电池的制绒清洗方法,包括以下步骤:
采用SC1对原硅片进行预清洗,SC1的体积比组成NH4OH:H2O2:H2O为1:1:10,温度65℃,时间600s;
采用KOH溶液进行粗抛质量浓度为10%,温度80℃,时间120s;
HCl臭氧体系溶液,臭氧浓度为10ppm进行清洗,时间260s;
将硅片浸入KOH质量浓度5%,无醇制绒添加剂体积浓度1%中进行腐蚀制绒,温度90℃,时间420s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为10%,时间180s;
采用臭氧体系溶液清洗,臭氧浓度为15ppm,清洗温度为65℃,时间600s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为10%,时间180s;
采用HCl+HF臭氧体系溶液对硅片腐蚀,进行光滑圆整处理,臭氧浓度为20-30ppma,时间为60-240s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为10%,时间180s;
采用臭氧体系溶液清洗,臭氧浓度为15ppm,清洗温度为65℃,时间600s;
采用HF溶液酸洗,HF质量浓度为15%,时间180s;
对硅片烘干,时间为180s,温度为60℃。
通过对3个实施例进行电性能对比分析,结果如下:实例2与实例3基本持平;实例1效率较实例2、实例3高出0.21%,主要为Uoc、FF增益。
通过本实施例的技术方案制备出的电池片效率较常规异质结清洗流程高出0.21%。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,采用SC1对原硅片进行预清洗;
S2,对硅片粗抛,去除硅片的损伤层;
S3,采用臭氧体系溶液对硅片进行清洗;
S4,对硅片进行制绒;
S5,采用HF溶液对硅片进行第一次酸洗;
S6,采用SC1或臭氧体系溶液对硅片进行清洗;
S7,采用HF溶液对硅片进行第二次酸洗;
S8,采用HF+HNO3溶液或HCl+HF臭氧体系溶液对硅片腐蚀,进行光滑圆整处理;
S9,采用HF溶液对硅片进行第三次酸洗;
S10,采用SC2或臭氧体系溶液对硅片进行清洗;
S11,采用HF溶液对硅片进行第四次酸洗;
S12,烘干;
其中,臭氧体系溶液为HCl与臭氧的混合液。
2.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S1中SC1为氨水与双氧水的混合液,NH4OH:H2O2:H2O体积比为1:1:3-10,预清洗温度为65-85℃,时间为120-600s。
3.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S3中臭氧浓度为10-20ppm,HCl为0.05-0.1wt%,清洗时间为120-480s。
4.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S4中将硅片浸入碱性溶液、无醇制绒添加剂的混合溶液中,温度为70-90℃,时间为420s-900s。
5.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S6中SC1为氨水与双氧水的混合液,NH4OH:H2O2:H2O体积比为1:1:3-10,臭氧浓度为10-20ppm,清洗温度为65-85℃,时间为120-600s。
6.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S8中将硅片浸入体积比为1:80-90的HF、HNO3溶液中进行腐蚀,温度为5-25℃,时间为60-180s;臭氧浓度为20-30ppm,时间为60-240s。
7.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S10中SC2为盐酸与双氧水的混合液,体积比HCl:H2O2:H2O为1:1:3-10,臭氧浓度为10-20ppm,清洗温度为65-85℃,时间为120-600s。
8.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S5、步骤S7、步骤S9中采用的HF溶液的质量浓度为3-10%,清洗时间为120-240s。
9.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S11中采用的HF溶液的质量浓度为5-15%,清洗时间为120-240s。
10.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制绒清洗方法,其特征在于,所述步骤S12中烘干的时间为180-600s,温度为40-60℃。
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