專利名稱：多晶硅堿性制絨方法
技術領域：
本發明涉及太陽電池領域，尤其涉及用于太陽電池的多晶硅堿性制絨方法。
背景技術：
在全球范圍內，光伏發電技術也已成為各國應用研究的熱點，在這一領域的任何突破性進展，都將對人類未來能源的利用產生革命性影響。目前光伏產業主要是指晶體硅太陽能電池產業，晶硅電池占市場份額約達90%，大面積商品化太陽電池效率可達到18%-19%。晶體硅具有轉換效率高、性能穩定、商業化程度高等優點，但也存在硅材料緊缺、制造成本高等問題。即便如此，光伏技術的發展目前仍然是以晶體硅太陽電池為主。因單晶硅具有各向異性的性質，所以產業化生產單晶硅太陽電池事先表面陷光效應(制作的絨面)都是采用堿性腐蝕液。多晶硅電池由于整體結構不顯示各向異性的特點，所以常規多晶硅電池制備表面陷光結構都采用酸腐蝕來獲得(氫氟酸、硝酸和水的混合溶液)。目前常規多晶硅表面制絨此均用酸腐蝕，由于腐蝕是放熱過程過程必須采用強制降溫制冷，時間控制也必須嚴格，否則無法獲得良好絨面，不能與后續的沉積氮化硅減反射膜工藝相匹配，造成電池沉積的減反射膜的色差大，最終導致電池的效率和外觀上都有缺點。另外氫氟酸價格較高，若能用堿性腐蝕液代替酸對多晶硅制絨則可降低電池制作的成本。
發明內容
本發明提供一種多晶硅堿性制絨方法，包括以下步驟:(I)配制堿性腐蝕液，其中NaNO2, NaOH和去離子水的質量比為8:1:50至10:1:50。(2)將多晶硅片放入腐蝕液中制絨，腐蝕液的溫度為75至80°C，制絨時間為25至45秒。在此制絨過程中，NaNO2用作氧化劑，在硅片表面形成SiO2層，其化學反應式為NaNO2 — Na++N02' Si+2N02- — Si02+2N0 ；NaOH用以去除表面的SiO2層，其化學反應式為2Na0H+Si02=Na2Si03+H20 ;去離子水用以控制反應過程的速度，起到緩沖作用。制絨處理后的多晶硅厚度減少3.0至3.8微米，其表面被腐蝕出大量的凹槽與凹坑，使入射光在其中進行多次反射后被吸收。以波長為650nm的入射光為例，其在多晶硅的表面反射率由35%降低到22%。(3)以去離子水漂洗硅片，漂洗時間約為2分鐘。(4)以酸性溶液漂洗硅片，酸性溶液中HC1、HF和去離子水的體積比為1:3:8，漂洗時間為120至150秒。用以去除硅片表面金屬離子，同時中和表面殘留的堿性腐蝕液。(5)以去離子水再次漂洗硅片，漂洗時間約為2分鐘。(6)將硅片烘干。在本發明中，以廉價的堿性腐蝕液代替酸性腐蝕液，可利用常規生產單晶硅電池的槽式制絨設備，以降低生產投入。通過選擇適當的腐蝕液配比，可在保證絨面質量的前提下，縮短制絨時間以縮短太陽能電池的制作周期，相比于常規產業化單晶硅堿性制絨的80°C以上溫度，可降低制絨溫度以降低生產能耗。通過本發明提供方法得到的絨面均勻性好，以避免太陽能電池表面產生色差；腐蝕深度的可控性高，能與后續通過PECVD沉積的氮化娃雙減反射膜匹配良好，以降低太陽能電池表面的反射率。以波長為650nm的入射光為例，太陽能電池表面的整體反射率可降到3%至5%，基本達到生產成本高的酸性制絨的效果O
圖1為本發明提供的多晶硅堿性制絨方法的流程圖。圖2為實施例1中硅片表面的掃描電鏡照片。圖3為對比例I中硅片表面的掃描電鏡照片。圖4為各樣品反射率譜，其中a為原多晶硅片的反射率曲線，b為實施例1得到多晶硅片的反射率曲線，c為對比例I得到多晶硅片的反射率曲線。
具體實施例方式實施例1:配制NaN02、Na0H和去離子水的質量比為8:1:50的堿性腐蝕液。將化學法提純的多晶硅片(面積為156mmX156mm)，放入75°C上述腐蝕液中。制絨30秒后取出硅片，以去離子水漂洗2分鐘。再將硅片放入HC1、HF和去離子水的體積比為1:3:8的酸性溶液中，漂洗120秒。再以去離子水漂洗2分鐘后烘干。如圖2所示經本發明提供制絨處理后硅片表面的掃描電鏡(SEM)照片，可見其絨面是由近似切面的平整面組成的不規則腐蝕坑，高低不平，有明顯的絨面感。對比例1:配制HF、HN03和去離子水的體積比為1:2.5:2的酸性腐蝕液。將化學法提純的多晶硅片(面積為156mmX156mm)，放入75°C上述腐蝕液中。制絨30秒后取出硅片，以去離子水漂洗2分鐘。再將硅片放入HC1、HF和去離子水的體積比為1:3:8的酸性溶液中，漂洗120秒。再以去離子水漂洗2分鐘后烘干。如圖3所示為該制絨方法得到硅片的表面SEM照片，可見其絨面是形成有弧度的腐蝕坑。如圖4所示為各樣品反射率譜，其中a為原多晶硅片的反射率曲線，b為實施例1得到多晶硅片的反射率曲線，c為對比例I得到多晶硅片的反射率曲線。由圖可見，對于可見光波段的入射光，本發明提供的堿性制絨方法與現有的酸性制絨方法得到絨面的反射率基本相同。綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，本領域技術人員應當意識到在不脫離本發明所附的權利要求所揭示的本發明的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發明的權利要求的保護范圍之內。
權利要求
1.一種多晶硅堿性制絨方法，其特征在于，包括下述步驟:(1)配制堿性腐蝕液，其中NaN02、Na0H和去離子水的質量比為8:1:50至10:1:50 ; (2)將多晶硅片放入腐蝕液中制絨，腐蝕液的溫度為75至80°C，制絨時間為25至45秒； (3)以去離子水漂洗硅片，漂洗時間約為2分鐘； (4)以酸性溶液漂洗硅片，酸性溶液中HC1、HF和去離子水的體積比為1:3:8，漂洗時間為120至150秒； (5)以去離子水再次漂洗硅片，漂洗時間約為2分鐘； (6)將娃片烘干。
2.如權利要求1中所述的多晶硅堿性制絨方法，其特征在于，在步驟(2)中，NaNO2用作氧化劑，在硅片表面形成SiO2層，其中化學反應式為NaNO2 — Na++N02_、Si+2N02_ — Si02+2N0。
3.如權利要求1中所述的多晶硅堿性制絨方法，其特征在于，在步驟(2)中，NaOH用以去除表面的SiO2層，其化學反應式為2Na0H+SiO2=Na2Si03+H20。
4.如權利要求1中所述的多晶硅堿性制絨方法，其特征在于，在步驟(2)中，去離子水用以控制反應過程的速度，起到緩沖作用。
5.如權利要求1中所述的多晶硅堿性制絨方法，其特征在于，經過步驟(2)處理后，多晶硅厚度減少3.0至3.8微米，其表面被腐蝕出大量的凹槽與凹坑。
6.如權利要求1中所述的多晶硅堿性制絨方法，其特征在于，在步驟(4)中，酸性溶液是用以去除硅片表面金屬離子，同時中和表面殘留的堿性腐蝕液。
全文摘要
本發明提供種一種多晶硅堿性制絨方法，包括配制堿性腐蝕液，其中NaNO2、NaOH和去離子水的質量比為8150至10150；將多晶硅片放入腐蝕液中制絨，腐蝕液的溫度為75至80℃，制絨時間為25至45秒；以去離子水漂洗硅片，漂洗時間約為2分鐘；以酸性溶液漂洗硅片，酸性溶液中HCl、HF和去離子水的體積比為138，漂洗時間為120至150秒；以去離子水再次漂洗硅片，漂洗時間約為2分鐘。將硅片烘干。采用本發明提供的制絨方法可降低生產投入、縮短太陽能電池的制作周期、降低生產能耗，且所得到的絨面均勻性好、可降低太陽能電池表面的反射率。
文檔編號C30B33/10GK103151425SQ201310086008
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者李云, 謝俊葉, 馬承鴻, 倪明鏡, 李健 申請人:內蒙古日月太陽能科技有限責任公司