一種多晶矽片制絨的清洗方法與流程

2023-05-21 10:33:51 5

本發明涉及太陽能電池板製造
技術領域：
，更具體地說，涉及一種多晶矽片制絨的清洗方法。
背景技術：
：光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術，是當前利用太陽能的主要方式之一，光伏發電因其無枯竭危險；安全可靠，無噪聲，無汙染排放外，絕對乾淨（無公害）；不受資源分布地域的限制，可利用建築屋面的優勢；例如，無電地區，以及地形複雜地區；無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電；能源質量高等優點，已成為世界各國普遍關注和重點發展的新興產業。因此，深入研究和利用太陽能資源，對緩解全球資源危機、改善生態環境具有十分重要的意義。在晶體矽類太陽電池製造工藝中，矽片在經過一系列的加工程序之後需要進行清洗，清洗的目的是要消除在矽片表面的各類汙染物，並製做能夠減少表面太陽光反射的絨面結構（制絨），且清洗的潔淨程度直接影響著電池片的成品率和可靠率。制絨是製造晶矽電池的第一道工藝，又稱「表面織構化」，有效的絨面結構使得入射光在矽片表面多次反射和折射，增加了光的吸收，降低了反射率，有助於提高電池的性能，製備完絨面後經過水洗，鹼洗，水洗，酸洗等過程來製備出需要的絨面，然而在經過鹼洗的時候，鹼會進一步的腐蝕矽片，由於多晶矽的晶體結構為無規則的晶向，所有反應是相同晶向則會出現亮度與其他晶向不一致，此時不能很好的掌控其反應速率，導致製備絨面的時候會出現大絨面和小絨面的情況。因此，如何提供一種有效的清洗工藝對制絨工藝中的矽片進行有效清洗已成為目前業界亟需解決的技術問題。技術實現要素：本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種多晶矽片制絨的清洗方法，以便對矽片進行有效清洗，從而進一步降低反射率，提高電池的性能。本發明的目的將通過以下技術方案得以實現：一種多晶矽片制絨的清洗方法，對制絨後的矽片進行清洗，該方法包括以下步驟：S1:酸制絨；S2：將經S1步驟後的矽片進行水洗；S3：將經水洗後的矽片置於第一清洗液中進行浸泡清洗；S4：對經第一清洗液清洗後的矽片進行水洗；所述第一清洗液為鹼性溶劑；S5：將經S4步驟水洗後的矽片置於第二清洗液中進行浸泡清洗；S6：對經第二清洗液清洗後的矽片進行水洗；所述第二清洗液為鹼性溶劑；S7：將經S6步驟水洗後的矽片置於第三清洗液中進行浸泡清洗；所述第三清洗液為HCL和HF的混合溶液；S8：對經第三清洗液清洗後的矽片進行烘乾。優選地，S3步驟中的鹼性溶劑可為KOH或NaOH，所述第一清洗液為KOH或NaOH和緩蝕劑的混合溶液。優選地，S5步驟中的鹼性溶劑可為KOH或NaOH，所述第二清洗液為KOH或NaOH和緩蝕劑的混合溶液。優選地，所述第一清洗液為1%的KOH或1%的NaOH和0.5%的緩蝕劑。優選地，所述第二清洗液為4%的KOH或4%的NaOH和1%的緩蝕劑。優選地，所述第三清洗液中HCL和HF的體積比為3:1。優選地，所述第一清洗液浸泡清洗的時間為3～5sec。優選地，所述第二清洗液浸泡清洗的時間為6～10sec。優選地，所述第三清洗液浸泡清洗的時間為30～60sec。本發明技術方案的優點主要體現在：該方法在操作過程中可很好地掌控其反應速率，從而更好地利用時間調整來達到絨面控制的質量，在製備絨面的時候不會出現大絨面和小絨面的情況。本發明明顯提高了矽片會因為鹼洗過程中鹼與矽片的反應，防止現有絨面被破壞的情況，從而形成反射率更低的絨面設備，從而改善了電池的電性能。附圖說明圖1是使用傳統矽片制絨的清洗方法清洗後的矽片表面的SEM圖；圖2是使用本發明矽片制絨的清洗方法清洗後的矽片表面的SEM圖。具體實施方式本發明的目的、優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋。這些實施例僅是應用本發明技術方案的典型範例，凡採取等同替換或者等效變換而形成的技術方案，均落在本發明要求保護的範圍之內。矽片制絨是矽太陽能電池加工過程中非常重要的一步，制絨不但可以形成陷光性好的絨面，還可以去除矽片表面損傷層，形成利於PN結平整性好的絨面。如圖1所示，本發明提供了一種多晶矽片制絨的清洗方法，對制絨後的矽片進行清洗，該方法包括以下步驟：S1:酸制絨；矽片首先在溫度為5～20度的HF和HNO3的混合溶液中浸泡60～90sec進行酸腐蝕處理，達到對矽片初步制絨的目的。S2：將經S1步驟後的矽片進行水洗；S3：將經水洗後的矽片置於第一清洗液中進行浸泡清洗；S3步驟中的鹼性溶劑可為KOH或NaOH，所述第一清洗液為KOH或NaOH和緩蝕劑的混合溶液。所述第一清洗液為1%的KOH或1%的NaOH和0.5%的緩蝕劑，在本實施例中，所述第一清洗液優選為1%的KOH和0.5%的緩蝕劑，所述緩蝕劑為體積比為1%的TS45添加劑，所述第一清洗液浸泡清洗的時間為3～5sec，減少多晶矽片進一步的腐蝕，導致表面明顯晶格差異的情況。S4：對經第一清洗液清洗後的矽片進行水洗；所述第一清洗液為鹼性溶劑；S5：將經S4步驟水洗後的矽片置於第二清洗液中進行浸泡清洗；S4步驟中的鹼性溶劑可為KOH或NaOH，所述第二清洗液為KOH或NaOH和緩蝕劑的混合溶液；所述第二清洗液為4%的KOH或4%的NaOH和1%的緩蝕劑，所述第二清洗液浸泡清洗的時間為6～10sec，在本實施例中，所述第二清洗液優選為4%的KOH和1%的緩蝕劑，所述緩蝕劑為體積比為1%的TS45添加劑，減少多晶矽片進一步的腐蝕，導致表面明顯晶格差異的情況，主要進行二次處理，讓其表面多孔矽去除乾淨；S6：對經第二清洗液清洗後的矽片進行水洗；所述第二清洗液為鹼性溶劑；S7：將經S6步驟水洗後的矽片置於第三清洗液中進行浸泡清洗；所述第三清洗液為HCL和HF的混合溶液，且HCL和HF的體積比為3:1，所述第三清洗液浸泡清洗的時間為30～60sec。第三次的清洗液是常規的酸槽清洗液，中和鹼液和脫水作用，HCL的作用是中和殘留在矽片表面的鹼液，去除在矽片切割時表面引入的金屬雜質，鹽酸具有酸和絡合劑的雙重作用，氯離子能與Fe3+、Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+等金屬離子形成可溶於水的絡合物。HF的作用是去除在清洗過程中表面形成SiO2層，便於脫水，矽的疏水性要好於SiO2。S8：對經第三清洗液清洗後的矽片進行烘乾。HCl、HF都是強腐蝕性的化學藥品，其固體顆粒、溶液、蒸汽會傷害到人的皮膚、眼睛、呼吸道，所以操作人員要按照規定穿戴防護服、防護面具、防護眼睛、長袖膠皮手套。一旦有化學試劑傷害了操作人員的身體，馬上用純水衝洗30分鐘，並送醫院就醫。關於本發明提供的矽片制絨的清洗方法的效果，SEM是檢測絨面效果的重要方法，通過SEM我們可以清楚的看到絨面大小、絨面密度、絨面深度，通過SEM判斷制絨效果。如圖1和如圖2所示，其中圖1為使用傳統矽片制絨的清洗方法清洗後的矽片表面的SEM（掃描電子顯微鏡）圖，圖2為使用本發明實施例提供的矽片制絨的清洗方法清洗後的矽片表面的SEM（掃描電子顯微鏡）圖，對兩種工藝出來後進行比較反射率情況，比較外觀絨面對比及顯微鏡下觀察絨面大小。比較圖1與圖2可知，外觀觀察比較晶格比正常的小，亮度比傳統工藝的低；顯微鏡下觀察絨面狀況比傳統的要好，圖1中，矽片的絨面存在一些汙染物，圖2中矽片的絨面表面幾乎沒有汙染物存在；片內、片間腐蝕均勻性好；測試反射率在16%-19%之間，傳統反射率為20%-23%，該實驗結果顯示本發明提供的矽片制絨的清洗方法對矽片表面潔淨度有明顯改善。為了進一步地驗證本發明提供的矽片制絨的清洗方法的效果，發明人對傳統矽片制絨的清洗方法與本發明提供的矽片制絨的清洗方法進行跟蹤，進一步製備了兩組太陽能電池，並測試最終成品太陽能電池的電性能，採用傳統清洗工藝製成的太陽能電池電性能的測試結果如表1所示，採用本發明清洗工藝製成的太陽能電池電性能的測試結果如表2所示：表1實施例1~13的性能表　實施例UocIscRsRshFFNCellIrev210.63348.960.00252163.978.8618.38%0.22920.63429.000.00243157.378.4518.39%0.26030.63478.940.00241130.278.1618.22%2.25340.63429.030.00257133.278.4218.46%0.43650.62828.950.00217175.278.6918.17%0.17860.63408.990.00221147.879.2418.55%0.12570.62648.870.00266154.578.2917.87%0.20880.63018.920.00244154.978.7818.19%0.25190.63318.960.00242158.778.7718.37%0.165100.63108.910.00208141.579.1718.29%0.300110.62918.970.00238121.678.0718.10%0.177120.63348.980.00240182.878.6718.38%0.155130.63458.950.00246197.078.6418.35%0.109平均值0.63208.950.00240155.378.6318.29%0.373表2實施例1~13的性能表　實施例UocIscRsRshFFNCellIrev210.63509.060.00231169.178.7318.61%0.16020.63429.030.00258142.178.1418.38%0.28830.63349.050.00211150.078.5818.51%0.19940.63349.000.00269158.578.1618.30%0.16650.63108.960.00321149.877.6818.05%0.24660.63288.950.00305171.878.2418.22%0.17670.63318.970.0023973.578.8818.40%0.26880.63489.050.00288128.578.3818.50%0.28990.63419.020.00278134.678.4618.43%0.254100.63459.020.00265131.078.3318.43%0.266110.63419.020.00254127.978.5718.46%0.310120.63479.030.00259127.878.5818.50%0.418130.63419.050.00237146.778.8418.58%0.183平均值0.63389.020.00263139.378.4318.41%0.248從表1和表2可以直觀地看出，相對於採用傳統清洗方法製成的太陽能電池，採用本發明提供的清洗方法製成的太陽能電池性能在各方面均有了很大程度地提升，圖2中的這些電性能參數為Uoc開路電壓、Isc短路電流、Eff電池效率、Irev漏電流、Rs串聯電阻、Rsh並聯電阻、FF填充因子、NCell轉換效率，表1和表2隻是個對比數據，表2是本方案的實驗結果，這些是表徵電池片出來後的參數，對比表1和表2可以看出，可通過這些參數進行表徵電池片的性能好壞，採用本發明提供的清洗方法製得的太陽能電池的各個參數都有一定程度的提升、提高和變化。本發明的第一個關鍵是對傳統工藝中的鹼濃度進行了梯度分解，兩步鹼洗的過程，第二個關鍵是使用第二次鹼洗後降低其反應速率，從而更好地利用時間調整來達到絨面控制的質量，根據現場可進行調整。與現有技術相比，本發明明顯提高了矽片會因為鹼洗過程中鹼與矽片的反應，防止現有絨面被破壞的情況，從而形成反射率更低的絨面設備，從而改善了電池的性能。本發明尚有多種實施方式，凡採用等同變換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp