CN110993724A - 一种异质结太阳能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太阳能电池的制绒清洗方法，依次包括如下步骤：对硅片进行预清洗，粗抛和制绒，绒面圆滑处理，碱清洗，酸清洗，DHF清洗，烘干。本发明清洗方法将碱清洗调整至圆滑处理后，由于圆滑处理使用酸洗，酸洗后增加碱清洗，可以中和清洗前续酸洗残留液，并且可通过轻微腐蚀方式将前续形成的印记去除。通过此优化制绒工艺，可达到最佳清洗效果，有效的降低EL不良率，并提高了异质结电池的Voc和FF。
Description
技术领域
本发明属于光伏太阳能电池制造领域，涉及一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法。
背景技术
太阳能光伏发电具有重大的应用前景，目前高效晶硅电池成为市场研发的主流。异质结电池，采用非晶硅/晶体硅异质结结构，是一种可以低成本实现的高效晶体硅太阳能电池。制绒清洗工艺是异质结太阳能电池制造工艺中至关重要的一步，对成品电池片的电性能有着重大的影响。因此，优化硅片表面的湿化学处理技术，减少硅片表面的不洁净而引进的缺陷和杂质，从而降低异质结界面的载流子复合损失是获得高性能电池的先决条件。
洁净的硅片表面是指硅表面不存在杂质颗粒、金属、有机物、湿气分子和自然氧化膜。一般异质结电池的制绒清洗都是先去除有机物，再溶解氧化层，然后去除颗粒和金属。但是现在通用的异质结电池的制绒清洗工艺流程会在花篮卡齿、压杆等处因反应不充分，清洗不干净，而留有印记。并且在CVD后的PL图、成品电池片EL图都可以明显看到，影响电池片电性能，且会造成大量的返工和降级电池片。
为了解决上述问题，本发明提供一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，通过本发明得清洗方法，可达到最佳清洗效果，有效的降低EL不良率，并提高了异质结电池的Voc和FF。
发明内容
有鉴于此，一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，本发明清洗方法将碱清洗调整至圆滑处理后，由于圆滑处理使用酸洗，酸洗后增加碱清洗，可以中和清洗前续酸洗残留液，并且可通过轻微腐蚀方式将前续形成的印记去除。通过此优化制绒工艺，可达到最佳清洗效果，有效的降低EL不良率，并提高了异质结电池的Voc和FF。
一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，依次包括如下步骤：
(1)对硅片进行预清洗；
(2)对硅片进行粗抛和制绒；
(3)对硅片进行绒面圆滑处理；
(4)对硅片进行碱清洗；
(5)对硅片进行酸清洗；
(6)对硅片进行DHF清洗；
(7)烘干。
优选地，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：将硅片使用氨水和H2O2混合液在70-90℃下清洗180-400s；
(2)粗抛：将所述步骤(1)清洗后的硅片使用碱溶液在80-90℃下清洗60-240s；
(3)制绒：将所述步骤(2)粗抛后的硅片使用碱溶液和醇类添加剂在70-90℃下处理600-900s；
(4)绒面圆滑处理：将所述步骤(3)制绒后的硅片使用HF和HNO3混合液在5-25℃处理60-180s；
(5)碱清洗：将所述步骤(4)圆滑处理后的硅片使用氨水和H2O2混合液在70-90℃下清洗180-400s；
(6)酸清洗：将所述步骤(5)碱清洗后的硅片使用HCL和H2O2的混合溶液，在60-70℃下清洗180-400s；
(7)DHF清洗：将所述步骤(6)酸清洗后的硅片使用HF溶液清洗60-300s；
(8)烘干：将所述步骤(7)清洗后的硅片在70-90℃下烘干180-300s。
一般异质结电池的制绒清洗都是先去除有机物，再溶解氧化层，然后去除颗粒和金属，但是现在通用的异质结电池的制绒清洗工艺流程会在花篮卡齿、压杆等处因反应不充分，清洗不干净，而留有印记，本发明首先进行绒面圆滑处理，再进行碱清洗和酸清洗，由于圆滑处理使用酸洗，酸洗后增加碱清洗，可以中和清洗前续酸洗残留液，并且可通过轻微腐蚀方式将前续形成的印记去除。该清洗顺序可以明显降低EL不良，提高电池的电性能。
优选地，所述步骤(1)和步骤(5)混合液中氨水的质量百分比为2-5％，H2O2的质量百分比为4-7％(NH3·H2O：H2O2：H2O＝1:1:5-10)。
优选地，所述步骤(2)碱溶液为KOH或NaOH溶液，KOH或NaOH的质量百分比为10-15％。
优选地，所述步骤(3)碱溶液为KOH或NaOH溶液，KOH或NaOH的质量百分比为5-10％。
优选地，所述步骤(4)混合液中HF的质量百分比为0.9-2.1％，HNO3的质量百分比为50-80％。
优选地，所述步骤(6)混合溶液中HCL和H2O2的质量百分比均为5-20％。
优选地，所述步骤(7)HF的质量百分比为5-15％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：采用本发明的制绒清洗方法清洗得到的原硅片形成的绒面金字塔尖与塔底形貌更加圆润，有效的降低EL不良率，并提高了异质结电池的Voc和FF，提高非晶硅的钝化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的制绒清洗方法的流程图；
图2为本发明实施例1硅片在CVD后使用光分析仪器得到PL图；
图3为本发明对比例硅片在CVD后使用光分析仪器得到PL图；
图4为本发明实施例1制得电池的EL图；
图5为本发明对比例制得电池的EL图。
具体实施方式
下面将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
一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：将硅片使用氨水和H2O2混合液在70℃下清洗180s；混合液中氨水的质量百分比为2％，H2O2的质量百分比为4％；
(2)粗抛：将步骤(1)清洗后的硅片使用碱溶液在80℃下清洗60s；碱溶液为KOH，KOH的质量百分比为10％；
(3)制绒：将步骤(2)粗抛后的硅片使用碱溶液和醇类添加剂在70℃下处理600s；碱溶液为KOH，KOH的质量百分比为5％；
(4)绒面圆滑处理：将步骤(3)制绒后的硅片使用HF和HNO3混合液在5℃处理60s；混合液中HF的质量百分比为0.9％，HNO3的质量百分比为50％；
(5)碱清洗：将步骤(4)圆滑处理后的硅片使用氨水和H2O2混合液在70℃下清洗180s；混合液中氨水的质量百分比为2％，H2O2的质量百分比为4％；
(6)酸清洗：将步骤(5)碱清洗后的硅片使用HCL和H2O2的混合溶液，在60℃下清洗180s；HCL和H2O2的质量百分比均为5％。
(7)DHF清洗：将步骤(6)酸清洗后的硅片使用HF溶液清洗60s；HF的质量百分比为5％；
(8)烘干：将步骤(7)清洗后的硅片在70℃下烘干180s；
(9)将步骤(8)得到的硅片按照传统电池制备方法制成异质结电池。硅片在CVD后使用光分析仪器得到PL图(图2)；制成电池后，使用电致发光成像技术得EL图(图4)，并进行电池端电性能鉴定，Eta提高0.11％，主要是Voc增加1.4mV，FF增加了0.2％。
实施例2
一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：将硅片使用氨水和H2O2混合液在80℃下清洗300s；混合液中氨水的质量百分比为3％，H2O2的质量百分比为6％；
(2)粗抛：将步骤(1)清洗后的硅片使用碱溶液在90℃下清洗180s；NaOH溶液，NaOH的质量百分比为13％；
(3)制绒：将步骤(2)粗抛后的硅片使用碱溶液和醇类添加剂在80℃下处理800s；碱溶液为NaOH溶液，NaOH的质量百分比为8％；
(4)绒面圆滑处理：将步骤(3)制绒后的硅片使用HF和HNO3混合液在15℃处理100s；混合液中HF的质量百分比为1.5％，HNO3的质量百分比为70％；
(5)碱清洗：将步骤(4)圆滑处理后的硅片使用氨水和H2O2混合液在80℃下清洗250s；混合液中氨水的质量百分比为4％，H2O2的质量百分比为6％；
(6)酸清洗：将步骤(5)碱清洗后的硅片使用HCL和H2O2的混合溶液，在70℃下清洗350s；HCL和H2O2的质量百分比均为15％。
(7)DHF清洗：将步骤(6)酸清洗后的硅片使用HF溶液清洗200s；HF的质量百分比为10％；
(8)烘干：将步骤(7)清洗后的硅片在80℃下烘干250s；
(9)将步骤(8)得到的硅片按照传统电池制备方法制成异质结电池。
实施例3
一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：将硅片使用氨水和H2O2混合液在80℃下清洗300s；混合液中氨水的质量百分比为5％，H2O2的质量百分比为7％；
(2)粗抛：将步骤(1)清洗后的硅片使用碱溶液在90℃下清洗180s；碱溶液为KOH溶液，KOH的质量百分比为15％；
(3)制绒：将步骤(2)粗抛后的硅片使用碱溶液和醇类添加剂在80℃下处理700s；碱溶液为KOH溶液，KOH的质量百分比为6％；
(4)绒面圆滑处理：将步骤(3)制绒后的硅片使用HF和HNO3混合液在20℃处理180s；混合液中HF的质量百分比为2.0％，HNO3的质量百分比为80％；
(5)碱清洗：将步骤(4)圆滑处理后的硅片使用氨水和H2O2混合液在80℃下清洗350s；混合液中氨水的质量百分比为4％，H2O2的质量百分比为7％；
(6)酸清洗：将步骤(5)碱清洗后的硅片使用HCL和H2O2的混合溶液，在70℃下清洗300s；HCL和H2O2的质量百分比均为10％。
(7)DHF清洗：将步骤(6)酸清洗后的硅片使用HF溶液清洗150s；HF的质量百分比为8％；
(8)烘干：将步骤(7)清洗后的硅片在80℃下烘干250s；
(9)将步骤(8)得到的硅片按照传统电池制备方法制成异质结电池。
实施例4
一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：将硅片使用氨水和H2O2混合液在90℃下清洗400s；混合液中氨水的质量百分比为5％，H2O2的质量百分比为7％；
(2)粗抛：将步骤(1)清洗后的硅片使用碱溶液在90℃下清洗240s；碱溶液为NaOH溶液，NaOH的质量百分比为15％；
(3)制绒：将步骤(2)粗抛后的硅片使用碱溶液和醇类添加剂在90℃下处理900s；碱溶液为NaOH溶液，NaOH的质量百分比为10％；
(4)绒面圆滑处理：将步骤(3)制绒后的硅片使用HF和HNO3混合液在25℃处理180s；混合液中HF的质量百分比为2.1％，HNO3的质量百分比为80％；
(5)碱清洗：将步骤(4)圆滑处理后的硅片使用氨水和H2O2混合液在90℃下清洗400s；混合液中氨水的质量百分比为5％，H2O2的质量百分比为7％；
(6)酸清洗：将步骤(5)碱清洗后的硅片使用HCL和H2O2的混合溶液，在70℃下清洗400s；HCL和H2O2的质量百分比均为20％。
(7)DHF清洗：将步骤(6)酸清洗后的硅片使用HF溶液清洗300s；HF的质量百分比为15％；
(8)烘干：将步骤(7)清洗后的硅片在70-90℃下烘干300s；
(9)将步骤(8)得到的硅片按照传统电池制备方法制成异质结电池。
实施例5
一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：将硅片使用氨水和H2O2混合液在90℃下清洗180s；混合液中氨水的质量百分比为2％，H2O2的质量百分比为4％；
(2)粗抛：将步骤(1)清洗后的硅片使用碱溶液在90℃下清洗60s；碱溶液为NaOH溶液，NaOH的质量百分比为10-15％；
(3)制绒：将步骤(2)粗抛后的硅片使用碱溶液和醇类添加剂在90℃下处理600s；碱溶液为KOH溶液，KOH的质量百分比为10％；
(4)绒面圆滑处理：将步骤(3)制绒后的硅片使用HF和HNO3混合液在25℃处理60s；混合液中HF的质量百分比为2.1％，HNO3的质量百分比为80％；
(5)碱清洗：将步骤(4)圆滑处理后的硅片使用氨水和H2O2混合液在90℃下清洗180s；混合液中氨水的质量百分比为5％，H2O2的质量百分比为7％；
(6)酸清洗：将步骤(5)碱清洗后的硅片使用HCL和H2O2的混合溶液，在70℃下清洗400s；HCL和H2O2的质量百分比均为20％。
(7)DHF清洗：将步骤(6)酸清洗后的硅片使用HF溶液清洗300s；HF的质量百分比为5％；
(8)烘干：将步骤(7)清洗后的硅片在70℃下烘干180s；
(9)将步骤(8)得到的硅片按照传统电池制备方法制成异质结电池。
对比例
采用传统异质结电池制绒后清洗方法：碱清洗→绒面圆滑处理→酸清洗，其他均按照实施例1中步骤实施，得到PL图(图3),EL图(图5)，电池端电性能验证，制绒清洗使用常规方法后，电池Voc和FF略低。
由实施例1与对比例的PL图和EL图可知：对比例CVD后PL图(图3)显示，在花篮压杆位置处有明显的黑线存在，且制成电池后，EL图(图5)中也明显可见，造成EL不良。而实施例1使用优化后的制绒清洗方法，PL图(图2)和EL图(图4)中可以看到，花篮压杆位置的黑线印记被明显去掉。
表1电池端电性能验证结果
通过表1数据对比发现，使用专利技术可以解决目前异质结电池制绒清洗不良导致的EL异常，并可以明显提高电池电性能。
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 (8)
1.一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
(1)对硅片进行预清洗；
(2)对硅片进行粗抛和制绒；
(3)对硅片进行绒面圆滑处理；
(4)对硅片进行碱清洗；
(5)对硅片进行酸清洗；
(6)对硅片进行DHF清洗；
(7)烘干。
2.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
(1)硅片预清洗：将硅片使用氨水和H2O2混合液在70-90℃下清洗180-400s；
(2)粗抛：将所述步骤(1)清洗后的硅片使用碱溶液在80-90℃下清洗60-240s；
(3)制绒：将所述步骤(2)粗抛后的硅片使用碱溶液和醇类添加剂在70-90℃下处理600-900s；
(4)绒面圆滑处理：将所述步骤(3)制绒后的硅片使用HF和HNO3混合液在5-25℃处理60-180s；
(5)碱清洗：将所述步骤(4)圆滑处理后的硅片使用氨水和H2O2混合液在70-90℃下清洗180-400s；
(6)酸清洗：将所述步骤(5)碱清洗后的硅片使用HCL和H2O2的混合溶液，在60-70℃下清洗180-400s；
(7)DHF清洗：将所述步骤(6)酸清洗后的硅片使用HF溶液清洗60-300s；
(8)烘干：将所述步骤(7)清洗后的硅片在70-90℃下烘干180-300s。
3.根据权利要求2所述的一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(5)混合液中氨水的质量百分比为2-5％，H2O2的质量百分比为4-7％。
4.根据权利要求2所述的一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，其特征在于，所述步骤(2)碱溶液为KOH或NaOH溶液，KOH或NaOH的质量百分比为10-15％。
5.根据权利要求2所述的一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，其特征在于，所述步骤(3)碱溶液为KOH或NaOH溶液，KOH或NaOH的质量百分比为5-10％。
6.根据权利要求2所述的一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，其特征在于，所述步骤(4)混合液中HF的质量百分比为0.9-2.1％，HNO3的质量百分比为50-80％。
7.根据权利要求2所述的一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，其特征在于，所述步骤(6)混合溶液中HCL和H2O2的质量百分比均为5-20％。
8.根据权利要求2所述的一种异质结太阳能电池的制绒清洗方法，其特征在于，所述步骤(7)HF的质量百分比为5-15％。
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