CN114361272A - 一种太阳能电池片制绒后酸洗添加剂及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，所述太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂是由络合剂、溶剂、表面活性剂、氧化剂和去离子水组成。使用本发明酸洗添加剂后，很大程度上提升了制绒后酸洗槽的清洗能力，减少了硅片表面的金属离子残留，提升制程效率及良品率，太阳能电池的转换效率提高了0.02‑0.05％，因金属离子残留导致的不良率下降0.1‑0.4％。

Description

一种太阳能电池片制绒后酸洗添加剂及使用方法

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池片制绒后酸洗添加剂及使用方法。

背景技术

能源是社会和经济发展的重要基础，随着社会文明和经济发展的加快，传统的化石能源消耗也越来越快，生态环境越来越差，已经严重的威胁到了人类的可持续发展发展，利用和开发新能源已经成为发展趋势。太阳能作为新能源的一种，有着取之不尽用之不竭且清洁特点，正在各界的重视和研究，而太阳能电池片行业也在迅猛发展。

太阳能电池片制造行业中，硅片作为核心材料，硅片的表面金属离子污染物去除程度直接影响到后续太阳能电池片的发电效率和良率。硅片在切割加工之后，表面会沾染一些污染物、无机杂质、颗粒、金属离子等等，这些污染物在经过制绒前清洗、制绒、制绒后清洗已经可以去除一部分，但残留部分金属离子依然极大程度的影响到了后续成品太阳能电池片的装好效率和良率。所以现有工艺通常在制绒清洗后有一道酸洗工艺，此工艺选用HF和HCl配制成水溶液，利用酸对金属离子的络合进行金属离子的去除，但单纯的HF和HCl水溶液络合能力有限，无法更有效的去除制绒后附着在硅片表面的金属离子。

因此，开发一种能够辅助酸洗工艺，可以提高清洗能力的添加剂极为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，所述太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂是由络合剂、溶剂、表面活性剂、氧化剂和去离子水组成。

作为上述技术方案的优选，所述太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，按重量百分比，由以下组分组成：

余量为去离子水。

作为上述技术方案的优选，所述络合剂是聚马来酸酐、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸、柠檬酸铵、羟基乙酸二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种以上的组合。络合剂首先可以在水中发生电离成为阴离子，显现出较强的吸附特性，可以强烈吸附悬浮与水中的一些低分子量聚物等。经过络合后的微粒，表面被带上了相同的电荷，此时粒子间由于静电作用而相互排斥，从而阻止了颗粒因相互碰撞进而导致沉聚，以此使颗粒成分散状态且较为均匀地悬浮于水中。第二，络合剂分子在溶液中能够解离出H+，解离出H+后会成为阴离子，其表面所带的负电荷与溶液中带有正电荷的金属离子通过静电作用相互作用进而发生络合，形成在溶液中稳定存在的物质。

作为上述技术方案的优选，所述溶剂是无水甲醇、无水乙醇、异丙醇、二乙二醇丁醚中的一种或多种以上的组合。

作为上述技术方案的优选，所述表面活性剂是聚乙二醇、烷基糖苷、十二烷基磺酸钠、中的一种或两种以上的组合。表面活性剂可以降低酸洗槽中的表面张力，协助溶液中的盐酸更好的清洗制绒后硅片金字塔之间残余的金属离子，将金属离子更大程度的从硅片表面金字塔间隙分离出来，可进一步提盐酸升清洗能力。

作为上述技术方案的优选，所述氧化剂是过氧化氢、过氧乙酸、过硫酸铵、硝酸中的一种或两种以上的组合。氧化剂可以在硅片表面形成一层亲水的氧化膜，然后该氧化膜又会被氢氟酸腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的脏污也随腐蚀层而落入清洗液内。另外氧化剂也可以与硅片表面吸附的有机物发生反应，使其分解而落入酸洗槽内。

太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂的使用方法，主要包括以下步骤：

步骤1)，配制硅片制绒后酸洗添加剂：按质量百分比络合剂、溶剂、表面活性剂、氧化剂加入到去离子水中，混合均匀后得到硅片制绒后酸洗添加剂。

步骤2)，配制硅片酸洗槽：将盐酸和氢氟酸按一定比例加入到去离子水中配置成溶液。所述溶液为质量百分比含量为12～17％的盐酸和13～18％的氢氟酸混合的水溶液。

步骤3)，将步骤1)制得的制绒后酸洗添加剂按质量比0.5～1.5％加入到步骤2)配置好的溶液中，混合均匀后即得硅片制绒后酸洗液。

步骤4)，将硅片投入步骤3)制得的硅片制绒后酸洗液中进行清洗，常温清洗120～200s。

作为上述技术方案的优选，所述步骤4)中的清洗分批连续进行，以400pcs为一个批次，每批硅片完成清洗完成后需补加盐酸、氢氟酸和酸洗添加剂，循环补液完成批量生产。

本发明的有益效果是：使用本发明酸洗添加剂后，很大程度上提升了制绒后酸洗槽的清洗能力，减少了硅片表面的金属离子残留，提升制程效率及良品率，太阳能电池的转换效率提高了0.02-0.05％，因金属离子残留导致的不良率下降0.1-0.4％。

附图说明

图1为实施例1中常规清洗工艺所得的硅片的EL(电致发光成像Electroluminescence)图；

图2为实施例2中使用酸洗添加剂处理后所得硅片的EL图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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

1、单晶硅制绒

向制绒槽中加入320L去离子水，升温至80℃后保持恒温，然后加入4.5L氢氧化钠、2.5L制绒添加剂，开启循环混合均匀，将清洗后的硅片放入制绒槽中进行反应400s，待反应结束后将硅片取出，进行后清洗和碱洗，然后放入酸洗槽。

2、酸洗槽配置

在酸洗槽中加入200L去离子水、45L氢氟酸、40L盐酸混合均匀。将经过前端工艺的硅片以400pcs为一个批次放入酸洗槽，清洗150s后提出进入下一段工艺，每清洗1批次之后补加氢氟酸350mL、盐酸300mL，如此循环补液完成每批硅片清洗。最后测试硅片的EL结果如图1所示。

实施例2

1、单晶硅制绒

向制绒槽中加入320L去离子水，升温至80℃后保持恒温，然后加入4.5L氢氧化钠、2.5L制绒添加剂，开启循环混合均匀，将清洗后的硅片放入制绒槽中进行反应400s，待反应结束后将硅片取出，进行后清洗和碱洗，然后放入酸洗槽。

2、配置酸洗添加剂

按质量比将1.5％的聚马来酸酐、2％的无水甲醇、1％无水乙醇、0.05％的聚乙二醇、0.01％的烷基糖苷、1％的过氧化氢，加入去离子水中，混合均匀后即可制得酸洗添加剂。

3、酸洗槽配置

在酸洗槽中加入200L去离子水，然后加入45L氢氟酸、40L盐酸、2.5L酸洗添加剂混合均匀。将硅片以400pcs为一个批次放入酸洗槽，每清洗1批次之后补加氢氟酸350mL、盐酸300mL、酸洗添加剂10mL，如此循环补液完成每批硅片清洗。最后测试硅片的EL结果如图2所示。

实施例3

1、单晶硅制绒

向制绒槽中加入320L去离子水，升温至80℃后保持恒温，然后加入4.5L氢氧化钠、2.5L制绒添加剂，开启循环混合均匀，将清洗后的硅片放入制绒槽中进行反应400s，待反应结束后将硅片取出，进行后清洗和碱洗，然后放入酸洗槽。

2、配置酸洗添加剂

按质量比将2.5％的聚马来酸酐、1.5％的无水甲醇、1％无水乙醇、0.05％的聚乙二醇、0.01％的烷基糖苷、2％的过氧化氢，加入去离子水中，混合均匀后即可制得酸洗添加剂。

3、酸洗槽配置

在酸洗槽中加入200L去离子水，然后加入45L氢氟酸、40L盐酸、2.5L酸洗添加剂混合均匀。将硅片以400pcs为一个批次放入酸洗槽，每清洗1批次之后补加氢氟酸350mL、盐酸300mL、酸洗添加剂10mL，如此循环补液完成每批硅片清洗。

实施例1、2、3的工艺对比如下表所示。

实施例1、实施例2中不同清洗条件下所得电池片EL不良对比如下表所示。从中可以看出，采用本申请的酸洗添加剂后和清洗工艺后，电池片的EL不良明显减少，占比明显下降，说明本申请的酸洗添加剂后和清洗工艺能够有效提高绒后酸洗槽的清洗能力。

项目	片数	部分EL不良	占比
				实例1	50000	490	0.98％
实例2	50000	220	0.44％

实施例1、实施例3中不同清洗条件下所得电池片转化效率对比结果如下表所示。从中可以看出，使用了本申请的酸洗添加剂后和清洗工艺后，电池片的性能具有明显提高。

项目	片数	Eta	Uoc	Isc	FF
						实施例1	50000	22.67％	0.6824	10.378	80.66
实施例2	50000	22.71％	0.6836	10.378	80.68

从图1可知，采用传统的清洗工艺制得电池硅片发黑区域明显、数量多。对比图1，图2中采用本发明的酸洗添加剂后和清洗工艺后得到的电池硅片发黑区域明显减少，未见其他异常。这表明硅片制绒后酸洗槽的清洗能力大大提高，硅片表面的金属离子残留减少。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的制绒等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，其特征在于，所述太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂是由络合剂、溶剂、表面活性剂、氧化剂和去离子水组成。

2.如权利要求1所述的太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，其特征在于，所述太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，按重量百分比，由以下组分组成：

3.如权利要求2所述的太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，其特征在于，所述络合剂是聚马来酸酐、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸、柠檬酸铵、羟基乙酸二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种以上的组合。

4.如权利要求2所述的太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，其特征在于，所述溶剂是无水甲醇、无水乙醇、异丙醇、二乙二醇丁醚中的一种或多种以上的组合。

5.如权利要求2所述的太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，其特征在于，所述表面活性剂是聚乙二醇、烷基糖苷、十二烷基磺酸钠、中的一种或两种以上的组合。

6.如权利要求2所述的太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂，其特征在于，所述氧化剂是过氧化氢、过氧乙酸、过硫酸铵、硝酸中的一种或两种以上的组合。

7.如权利要求3-6中任意一项所述的太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂的使用方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤1)，配制硅片制绒后酸洗添加剂：按质量百分比络合剂、溶剂、表面活性剂、氧化剂加入到去离子水中，混合均匀后得到硅片制绒后酸洗添加剂。

步骤2)，配制硅片酸洗槽：将盐酸和氢氟酸按一定比例加入到去离子水中配置成溶液。所述溶液为质量百分比含量为12～17％的盐酸和13～18％的氢氟酸混合的水溶液。

步骤3)，将步骤1)制得的制绒后酸洗添加剂按质量比0.5～1.5％加入到步骤2)配置好的溶液中，混合均匀后即得硅片制绒后酸洗液。

步骤4)，将硅片投入步骤3)制得的硅片制绒后酸洗液中进行清洗，常温清洗120～200s。

8.如权利要求7所述的太阳能电池硅片制绒后酸洗槽添加剂的使用方法，其特征在于，所述步骤4)中的清洗分批连续进行，以400pcs为一个批次，每批硅片完成清洗完成后需补加盐酸、氢氟酸和酸洗添加剂，循环补液完成批量生产。

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