一種多晶硅太陽能電池的制絨方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多晶硅太陽能電池的制絨方法，包括以下步驟：步驟一：對(duì)硅片的正面氧化，形成一層厚度為0.5-5nm的二氧化硅層；步驟二：在所述二氧化硅層上印刷腐蝕漿料以使所述腐蝕漿料呈點(diǎn)狀均勻分布，放置1-5分鐘后，清洗、吹干，除去所述腐蝕漿料印刷區(qū)域的所述二氧化硅層；步驟三：在所述硅片上進(jìn)行酸法制絨以使在所述硅片表面形成絨面結(jié)構(gòu)，所述絨面結(jié)構(gòu)的反射率為5%-10%。采用本發(fā)明，能有效降低多晶硅太陽能電池對(duì)太陽光的反射率。
【專利說明】一種多晶硅太陽能電池的制絨方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種多晶硅太陽能電池的制絨方法。

【背景技術(shù)】
[0002]晶硅太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(duì)(V_Epair)，在P-N結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。
[0003]晶硅太陽能電池的制造工藝分為制絨、擴(kuò)散、刻蝕、正面鍍膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)六大工序。其中，制絨的目的是在硅片正面形成凹凸不平的絨面結(jié)構(gòu)，增加太陽光的吸收面積，降低太陽光的反射率。行業(yè)內(nèi)都是采用酸法制絨的方式對(duì)多晶硅表面制絨，反射率一般在18%到25%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單晶制絨后的反射率。單晶硅由于具有各向異性，采用堿法制絨，可以形成金字塔結(jié)構(gòu)，達(dá)到很低的反射率，一般在10%左右。多晶硅是由很多小的單晶顆粒組成，是各向同性，采用堿法腐蝕達(dá)不到跟單晶相同的效果。因此，降低多晶硅電池的反射率成為提升多晶硅光電轉(zhuǎn)換效率的重要方向之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種多晶硅太陽能電池的制絨方法，能有效降低多晶硅太陽能電池對(duì)太陽光的反射率。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多晶硅太陽能電池的制絨方法，包括以下步驟:
步驟一:對(duì)娃片的正面氧化，形成一層厚度為0.5-5nm的二氧化娃層；
步驟二:在所述二氧化硅層上印刷腐蝕漿料以使所述腐蝕漿料呈點(diǎn)狀均勻分布，放置1-5分鐘后，清洗、吹干，除去所述腐蝕漿料印刷區(qū)域的所述二氧化硅層；
步驟三:在所述硅片上進(jìn)行酸法制絨以使在所述硅片表面形成絨面結(jié)構(gòu)，所述絨面結(jié)構(gòu)的反射率為5%-10%。
[0006]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟一中對(duì)所述硅片正面氧化方式采用臭氧氧化，溫度控制為30-80 °C。
[0007]作為上述方案的改進(jìn)，所述臭氧設(shè)備將02、03和N 2的混合氣體通入所述制絨設(shè)備中，所述O3與所述硅片反應(yīng)形成二氧化硅層以實(shí)現(xiàn)所述臭氧氧化步驟。
[0008]作為上述方案的改進(jìn)，所述O2和所述N 2的流量分別為l_30L/min和5_20L/min，所述02、03和N 2的混合氣體的通氣時(shí)間為5-100S。
[0009]作為上述方案的改進(jìn)，所述臭氧設(shè)備中設(shè)有紫外燈，以使O2在所述紫外燈的照射下轉(zhuǎn)化為O3。
[0010]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟一中對(duì)所述硅片正面氧化方式采用硝酸氧化，硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%以上。
[0011]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟二中除去所述腐蝕漿料印刷區(qū)域的二氧化硅后形成腐蝕孔，所述腐蝕孔的直徑為10-50 μ m，間距為20-50 μ m?
[0012]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟三中酸法制絨的步驟為將所述硅片的正面置于圓03和HF混合溶液酸槽中浸泡，去除二氧化硅層，經(jīng)清洗，干燥形成所述絨面結(jié)構(gòu)。
[0013]作為上述方案的改進(jìn)，所述絨面結(jié)構(gòu)為呈坑徑較大，深度較淺的帶有棱角的坑狀結(jié)構(gòu)；
所述坑徑為20-80 μ m，深度為100-500nm。
[0014]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果:
本發(fā)明利用二氧化硅和硅片在與酸液反應(yīng)速率不同的特性，先在硅片表面形成一層二氧化硅層，然后通過腐蝕漿料與二氧化硅反應(yīng)形成腐蝕孔，使部分硅片裸露在外，再將硅片浸泡在裝有圓03和HF混合溶液酸槽中，從而形成的絨面結(jié)構(gòu)為坑徑較大，深度較淺的帶有棱角的坑狀結(jié)構(gòu)。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的絨面結(jié)構(gòu)深度不足，采用本發(fā)明制得的絨面結(jié)構(gòu)能明顯加深深度，增加了太陽光的入射角，對(duì)太陽光的反射率為5%-10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前多晶硅電池制絨結(jié)構(gòu)的反射率18%到25%，有效地提供電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0016]而且現(xiàn)有技術(shù)在制備絨面結(jié)構(gòu)時(shí)，無法控制絨面結(jié)構(gòu)，均勻性較差，由此制得的電池反射率浮動(dòng)幅度較大。而采用本發(fā)明的制絨方法制得的絨面結(jié)構(gòu)均勻分布，通過控制二氧化硅層的厚度，形成絨面結(jié)構(gòu)為坑徑較大，深度較淺的帶有棱角的坑狀結(jié)構(gòu)。
[0017]另外，由于本發(fā)明的制絨方法簡(jiǎn)單，所用設(shè)備易得，適用于工業(yè)化大規(guī)模的生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一種多晶硅太陽能電池的制絨方法的流程圖；
圖2是本發(fā)明一種多晶硅太陽能電池的制絨方法制得的絨面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0020]由于現(xiàn)有技術(shù)多用酸法制絨的方式對(duì)多晶硅片的表面制絨以增加太陽光的吸收面積，降低硅片的反射率。但隨著本領(lǐng)域技術(shù)日臻成熟，對(duì)多晶硅片的反射率提出更高的要求。
[0021]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對(duì)硅片氧化后形成的二氧化硅層與酸法制絨時(shí)采用的酸液反應(yīng)速度比硅片與酸液的反應(yīng)速度慢，存在反應(yīng)速度差，由此，所述二氧化硅層能有效延緩酸液的腐蝕速度。根據(jù)此特性，結(jié)合圖1所示的流程圖，本發(fā)明提供一種多晶硅太陽能電池的制絨方法，包括以下步驟:
SlOO對(duì)娃片的正面氧化，形成一層厚度為0.5-5nm的二氧化娃層。
[0022]本發(fā)明所述硅片正面氧化方式采用臭氧氧化，溫度控制為30-80°C。
[0023]本發(fā)明通過臭氧設(shè)備與制絨設(shè)備連接，臭氧設(shè)備安裝在制絨設(shè)備下料口上方。臭氧設(shè)備以02和N 2作為氣源，通過紫外燈的照射使得O 2轉(zhuǎn)化為O 3，從而形成02、03和N 2的混合氣體。將混合氣體通入所述制絨設(shè)備中，03與硅片正面接觸，控制溫度在30-80°C范圍內(nèi)，以N2作為保護(hù)氣，氧化硅片正面以使硅片表面沉積0.5-5nm的二氧化硅層。二氧化硅層可以對(duì)硅片表面進(jìn)行保護(hù)，有效延緩酸液的腐蝕速度。此外，二氧化硅層厚度能控制絨面結(jié)構(gòu)的深度從而達(dá)到降低反射率的效果，當(dāng)厚度為0.5-5nm時(shí)，不會(huì)因厚度過薄，延緩作用不明顯，厚度過厚則需要較長(zhǎng)時(shí)間形成二氧化硅層，影響生產(chǎn)效率，但制得絨面的反射率相對(duì)于0.5-5nm厚度制得絨面的反射率并無明顯提高，因此優(yōu)選二氧化硅層厚度為0.5_5nm。
[0024]所述O2和所述N 2的流量分別為l_30L/min和5_20L/min，所述O 2和所述N 2的通氣時(shí)間為5-100s。
[0025]優(yōu)選地，02的流量為10-22L/min，N 2的流量為8_15L/min，O 2和N 2的通氣時(shí)間為20-50S。為了能快速有效地氧化硅片表面以形成氧化膜，需要將氣源02轉(zhuǎn)換成氧化性更強(qiáng)的03。因此，在臭氧設(shè)備上設(shè)有紫外燈，O2在紫外線照射下生成O 3。氧化溫度需控制在30-80°C以適應(yīng)氧化速度，生成致密的二氧化硅膜。若溫度低于30°C，導(dǎo)致氧化反應(yīng)的反應(yīng)速率過慢，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能形成本發(fā)明的規(guī)定厚度，影響生產(chǎn)效率；若溫度高于80°C，導(dǎo)致氧化反應(yīng)的反應(yīng)速率過快，難以控制二氧化硅層的厚度，且生成的膜層均勻性和致密性不佳。
[0026]作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明所述硅片正面氧化方式還可以采用硝酸氧化。
[0027]將硅片正面浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于60%的濃硝酸中0.5-5分鐘，經(jīng)清洗干凈后，形成二氧化硅層。二氧化硅層的厚度由硝酸濃度和浸泡時(shí)間決定。
[0028]SlOl在所述二氧化硅層上印刷腐蝕漿料以使所述腐蝕漿料呈點(diǎn)狀均勻分布，放置1-5分鐘后，清洗、吹干，除去所述腐蝕漿料印刷區(qū)域的所述二氧化硅層。
[0029]本發(fā)明利用含氟的腐蝕漿料印刷在所述二氧化硅層上，腐蝕漿料與二氧化硅層反應(yīng)1-10分鐘后，除去腐蝕漿料印刷區(qū)域的二氧化硅層，使得在二氧化硅層上均勻分布腐蝕孔。優(yōu)選地，腐蝕漿料與二氧化硅層反應(yīng)時(shí)間為4-8分鐘。
[0030]需要說明的是，所述腐蝕孔的直徑為10-50 μ m，間距為20-50 μ m?優(yōu)選地，所述腐蝕孔的直徑為20-35 μ m，間距為20-40 μ m。
[0031]S102在所述硅片上進(jìn)行酸法制絨以使在所述硅片表面形成絨面結(jié)構(gòu)，所述絨面結(jié)構(gòu)的反射率為12%-15%。
[0032]本發(fā)明利用二氧化娃和娃片在與酸液反應(yīng)速率不同的特性，先在娃片表面形成一層二氧化硅層，然后通過腐蝕漿料與二氧化硅反應(yīng)形成腐蝕孔，使部分硅片裸露在外，再將硅片浸泡在裝有圓03和HF混合溶液酸槽中，硅片與酸液的反應(yīng)速率較快，腐蝕的深度大；二氧化硅與酸液的反應(yīng)速率較慢，腐蝕的深度較小，從而形成的絨面結(jié)構(gòu)為坑徑較大，深度較淺的帶有棱角的坑狀結(jié)構(gòu)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的絨面結(jié)構(gòu)深度不足，且絨面結(jié)構(gòu)無法控制的情況，采用本發(fā)明制得的絨面結(jié)構(gòu)能明顯加深深度，增加了太陽光的入射角，對(duì)太陽光的反射率為5%-10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前多晶硅電池制絨結(jié)構(gòu)的反射率18%到25%，有效地提供電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0033]另外，由于本發(fā)明的制絨方法簡(jiǎn)單，所用設(shè)備易得，適用于工業(yè)化大規(guī)模的生產(chǎn)。
[0034]本發(fā)明所述的酸法制絨步驟具體如下:
(I)將所述硅片的正面置于裝有順03和HF混合溶液酸槽中浸泡，去除二氧化硅層并形成絨面； (2)用去離子水溢流水洗經(jīng)制絨后的所述硅片；
(3)堿洗以除去殘留在所述硅片表面的順03和HF混合溶液；
(4)用去離子水溢流水洗經(jīng)堿洗后的所述硅片；
(5)用HF和HCl混合溶液酸洗所述硅片正面；
(6)用去離子水溢流水洗經(jīng)酸洗后的所述硅片；
(7)最后吹干。
[0035]最后所應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:對(duì)娃片的正面氧化，形成一層厚度為0.5-511111的二氧化娃層； 步驟二:在所述二氧化硅層上印刷腐蝕漿料以使所述腐蝕漿料呈點(diǎn)狀均勻分布，放置1-5分鐘后，清洗、吹干，除去所述腐蝕漿料印刷區(qū)域的所述二氧化硅層； 步驟三:在所述硅片上進(jìn)行酸法制絨以使在所述硅片表面形成絨面結(jié)構(gòu)，所述絨面結(jié)構(gòu)的反射率為5%-10%。
2.如權(quán)利要求1所述多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，所述步驟一中對(duì)所述硅片正面氧化方式采用臭氧氧化，溫度控制為30-801:。
3.如權(quán)利要求2所述多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，所述臭氧設(shè)備將02、03和化的混合氣體通入所述制絨設(shè)備中，所述0 3與所述硅片反應(yīng)形成二氧化硅層以實(shí)現(xiàn)所述臭氧氧化步驟。
4.如權(quán)利要求3所述多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，所述02和所述~ 2的流量分別為1-3017111111和5-2017111111，所述02、03和~2的混合氣體的通氣時(shí)間為5-1008。
5.如權(quán)利要求2所述多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，所述臭氧設(shè)備中設(shè)有紫外燈，以使02在所述紫外燈的照射下轉(zhuǎn)化為0 3。
6.如權(quán)利要求1所述多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，所述步驟一中對(duì)所述硅片正面氧化方式采用硝酸氧化，硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%以上。
7.如權(quán)利要求1所述多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，所述步驟二中除去所述腐蝕漿料印刷區(qū)域的二氧化硅后形成腐蝕孔，所述腐蝕孔的直徑為10-50 間距為20-50 V 爪。
8.如權(quán)利要求1所述多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，所述步驟三中酸法制絨的步驟為將所述硅片的正面置于圓03和冊(cè)混合溶液酸槽中浸泡，去除二氧化硅層，經(jīng)清洗，干燥形成所述絨面結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述多晶硅太陽能電池的制絨方法，其特征在于，所述絨面結(jié)構(gòu)為呈坑徑較大，深度較淺的帶有棱角的坑狀結(jié)構(gòu)； 所述坑徑為20-80 VIII，深度為100-500鹽。
【文檔編號(hào)】C30B33/10GK104485386SQ201410671120
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】方結(jié)彬, 秦崇德, 石強(qiáng), 黃玉平, 何達(dá)能 申請(qǐng)人:廣東愛康太陽能科技有限公司