硅片的制绒剂、太阳能电池及其制备方法和硅片的制绒方法与流程

本发明涉及玻璃的制造领域，特别是涉及一种硅片的制绒剂及其制备方法、硅片的制绒方法、和太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

可再生能源，作为取之不竭、用之不尽的自然能源，激发了科研工作者的极大热情。光伏行业利用太阳光发电更是引起极大的反响。它资源无限，使用过程清洁无污染，是理想的清洁能源。光伏行业发展至今，降本增效一直是行业亘古不变的追求。

近年来，一方面由于金刚线切片技术的逐渐成熟，使得硅片成本优势大力凸显，给多晶市场带来极大鼓舞，另一方面如何解决金刚线多晶的制绒问题也是光伏工作者急待解决的重大难题。主要原因是由于金刚线切割多晶硅时会有塑性光滑区的产生，其面积约占硅片表面积的38％左右，而塑性光滑区是一层非晶硅膜，对于硅片的酸刻蚀有着明显的阻挡作用，这就使得金刚线切割硅片的反射率在可见光范围内较高，不仅会降低硅片的出绒率，而且还会导致制备得到的太阳能电池的光电转化效率较低。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能够提高硅片的出绒率且能够提高太阳能电池的光电转化效率的硅片的制绒剂。

此外，还提供一种硅片的制绒剂的制备方法、硅片的制绒方法、和太阳能电池及其制备方法。

一种硅片的制绒剂，按照质量百分含量计，所述硅片的制绒剂包括如下组分：10％～12％的HF、65％～67％的HNO3、0.5％～0.6％的H2O2及21％～23％的水。

在其中一个实施例中，所述硅片的制绒剂由HF、HNO3、H2O2及水组成。

一种硅片的制绒剂的制备方法，包括如下步骤：将制绒用蚀刻液与双氧水混合，得到硅片的制绒剂，其中，所述制绒用蚀刻液包括HF、HNO3及水，按照质量百分含量计，所述硅片的制绒剂包括如下组分：10％～12％的HF、65％～67％的HNO3、0.5％～0.6％的H2O2及21％～23％的水。

在其中一个实施例中，所述双氧水与所述制绒用蚀刻液的体积比为0.8:100～1.6:100，所述双氧水的质量百分浓度为30％～35％。

在其中一个实施例中，还包括所述制绒用蚀刻液的制备步骤，所述制绒用蚀刻液的制备步骤包括：将氢氟酸、硝酸及水混合，得到所述制绒用蚀刻液，其中，所述氢氟酸与所述硝酸的体积比为3:1～5:1，所述氢氟酸的质量百分浓度为65％～68％，所述硝酸的质量百分浓度为48.4％～49.6％。

一种硅片的制绒方法，包括如下步骤：将金刚线切割后的硅片置于制绒剂中制绒处理，其中，所述制绒剂为上述硅片的制绒剂或上述硅片的制绒剂的制备方法制备得到的硅片的制绒剂。

在其中一个实施例中，所述将金刚线切割后的硅片置于制绒剂中制绒的步骤包括：将所述金刚线切割后的硅片在2℃～10℃的所述制绒剂中浸泡处理。

在其中一个实施例中，所述浸泡处理的时间为1分钟～2分钟。

一种太阳能电池的制备方法，包括按照上述硅片的制绒方法将金刚线切割后的硅片进行制绒处理的步骤。

由上述太阳能电池的制备方法制备得到的太阳能电池。

经试验证明，上述硅片的制绒剂能够有效地提高金刚线切硅片的出绒率，降低硅片的反射率，提升短路电流，从而提高太阳能电池的光电转化效率。

附图说明

图1为实施例1得到的制绒后硅片在50微米的尺度下的扫描电镜图；

图2为对比例1得到的制绒后硅片在50微米的尺度下的扫描电镜图；

图3实施例1和对比例1得到的制绒后的硅片在光照条件下不同波长的反射率曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式的太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

步骤S110：将金刚线切割后的硅片进行制绒处理。

其中，将金刚线切割后的硅片进行制绒处理的步骤包括：将金刚线切割后的硅片置于制绒剂中制绒处理。具体地，硅片为多晶硅。将金刚线切割后的硅片置于制绒剂中制绒的步骤包括：将金刚线切割后的硅片在2℃～10℃的制绒剂中浸泡处理。更具体地，浸泡处理的时间为1分钟～2分钟。其中，该制绒剂为硅片的制绒剂，按照质量百分含量计，硅片的制绒剂包括如下组分：10％～12％的HF、65％～67％的HNO3、0.5％～0.6％的H2O2及21％～23％的水。

进一步地，硅片的制绒剂由上述组分的HF、HNO3、H2O2及水组成。

经试验证明，上述硅片的制绒剂能够有效地提高金刚线切硅片的出绒率，降低硅片的反射率，提升短路电流，从而提高太阳能电池的光电转化效率。

在其中一个实施例中，上述硅片的制绒剂的制备方法包括如下步骤：将制绒用蚀刻液与双氧水混合，得到硅片的制绒剂。其中，制绒用蚀刻液可以为本领域常用的含有HF和HNO3的制绒用蚀刻液。

通过直接在常规的制绒用蚀刻液中加入双氧水，则无需更换蚀刻液，更加方便且实用。且由于H2O2较易分解为H2O和O2，在原始的制绒用蚀刻液中直接添加双氧水不会引入新的杂质而不会对槽体造成污染；而H2O2分解后可以通过调整HF和HNO3的至传统制绒用蚀刻液的浓度，还可以实现传统的蚀刻工艺，使用上述硅片的制绒剂进行制绒能够与产线很好地兼容，无需增加新的设备，能够达到降本增效的效果。

具体地，双氧水与制绒用蚀刻液的体积比为0.8:100～1.6:100，双氧水的质量百分浓度为30％～35％。其中，双氧水为电子级。在其中一个实施例中，制绒用蚀刻液的制备步骤包括：将氢氟酸、硝酸及水混合，得到制绒用蚀刻液，其中，氢氟酸与硝酸的体积比为3:1～5:1，氢氟酸的质量百分浓度为65％～68％，硝酸的质量百分浓度为48.4％～49.6％。

可以理解，制绒用蚀刻液的制备步骤不限于为使用上述质量百分浓度为65％～68％的氢氟酸和质量百分浓度为48.4％～49.6％的硝酸配制得到，还可以用其它浓度氢氟酸和硝酸配制获得，此时只需对应调整氢氟酸和硝酸的浓度即可。双氧水的质量百分浓度也不限于为上述为30％～35％，也可以用其它浓度的双氧水，此时，对应调整双氧水与制绒用蚀刻液的体积比即可。

需要说明的是，硅片的制绒剂也不限于采用将制绒用蚀刻液与双氧水混合的方式制备得到，在其它实施例中，硅片的制绒剂还可以将氢氟酸、硝酸、双氧水以及水直接混合得到，只要保证硅片的制绒剂中的HF、HNO3和H2O2满足上述浓度即可。

由于H2O2较易分解为H2O和O2，会导致制绒剂中的HF、HNO3和H2O2被稀释，因此，在制绒处理过程中，通过实时监控制绒剂中的HF、HNO3和H2O2浓度，通过补充HF、HNO3和H2O2以确保制绒剂中的HF、HNO3和H2O2的浓度。

步骤S120：将制绒处理后的硅片进行扩散处理。

通过扩散处理在硅片上形成PN结。例如，进行磷扩散，做n型掺杂。

具体地，扩散处理后的硅片的方阻为110Ω～120Ω。

步骤S130：将扩散处理后的硅片进行刻蚀和清洗。

由于在扩散处理的过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层，通过刻蚀以去除周边的扩散层，以避免周边的扩散层导致电池的上下电极形成短路环。刻蚀的方法为湿法刻蚀，即通过强酸的氧化作用，去除含有扩散层的周边。通过清洗去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。

具体地，蚀刻后的硅片的厚度为3微米～4微米。

步骤S140：在硅片上形成减反射层。

形成减反射层以减少表面反射，增加折射率。具体地，减反射层的厚度为76纳米～85纳米；减反射膜的折射率为2.08～2.14。在其中一个实施例中，形成减反射层的方法为PECVD法(等离子体增强化学的气相沉积法)。

步骤S150：在硅片上形成电极，得到太阳能电池。

在其中一个实施例中，形成电极的方法为丝网印刷。

上述太阳能电池的制备方法制备得到的太阳能电池具有较高的光电转化效率。

以下为具体实施例部分(以下实施例如无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其它未明确指出的组分。)：

实施例1～实施例5

实施例1～5的硅片的制绒过程如下：

(1)根据表1将一定质量百分浓度的氢氟酸、一定质量百分浓度的硝酸及水混合，得到制绒用蚀刻液，然后在制绒用蚀刻液中加入一定质量百分浓度的电子级的双氧水，得到制绒剂，其中，氢氟酸与硝酸的体积比和双氧水与制绒用蚀刻液的体积比见表1，其中，表1中％表示是质量百分含量，得到的制绒剂的组成如表2所示，表2中wt％表示质量百分含量。

表1

(2)根据表1将金刚线切割后的硅片在T℃的制绒剂中浸泡制绒t分钟，得到制绒后的硅片。

表2

对比例1～5

对比例1～5的硅片的制绒过程分别与实施例1～5大致相同，区别在于，对比例1～5中没有在制绒用蚀刻液中加入一定质量百分浓度的电子级的双氧水的步骤，即对比例1～5直接使用制绒用蚀刻液作为制绒剂，制绒剂中没有H2O2，按照质量百分比，对比例1～5的制绒剂的组成如表3所示。

表3

对比例6

对比例6的硅片的制绒过程与实施例2大致相同，区别在于，制绒剂中的H2O2的质量百分含量为0.48％，HF的质量百分含量为11.5％、HNO3的质量百分含量为65％、及水的质量百分含量为23.02％。

对比例7

对比例7的硅片的制绒过程与实施例3大致相同，区别在于，制绒剂中的H2O2的质量百分含量为0.62％，HF的质量百分含量为10％、HNO3的质量百分含量为67％、及水的质量百分含量为22.38％。

测试：

(1)图1和图2分别为实施例1和对比例1得到的制绒后的硅片在50微米的尺度下的扫描电镜图，将图1和图2对比可以看出，从图中可以看出，对比例1的硅片在金刚线切割痕位置出绒率得到显著提升。其中，实施例2～5的制绒后的硅片在50微米的尺度下的扫描电镜图分别相对于对比例2～5在金刚线切割痕位置出绒率得到显著提升，在此不再赘述。

(2)使用标准8度角积分式反射仪测试实施例1～5和对比例1～7得到的制绒后的硅片在波长650纳米的反射率，其中，实施例1～5和对比例1～7得到的制绒后的硅片的反射率如表4所示：

表4

从表4中可以看出，同测试条件下，当在制绒剂中添加了H2O2的质量百分含量在0.5％～0.6％时，制绒剂中添加了H2O2的实施例1～实施例5得到的制绒后的硅片对应的反射率比相应地制绒剂中没有添加H2O2的对比例1～对比例5得到制绒后的硅片的反射率低，同时，还具有比对比例6和对比例7更低的反射率。

其中，图3为实施例1和对比例1的制绒后的硅片在不同的波长光照下的反射率曲线图，从图3中可以看出，在相同的波长光下，实施例1的制绒后的硅片的反射率低于对比例1的制绒后的硅片的反射率。

(3)将实施例1～5和对比例1～7的制绒后的硅片分别制作成太阳能电池，采用太阳能光电测试系统分别测试实施例1～5和对比例1～7的制绒后的硅片的电性能，其中，测试条件为：AM1.5，光强1000W/㎡，温度25℃，实施例1～5和对比例1～对比例7的电性能数据如表5所示，表5中，Uoc表示开路电压；Isc表示短路电流；Rs表示串联电阻；Rsh表示并联电阻；FF表示填充因子；Eta表示光电转化效率：

表5

从表5中可以看出，制绒剂中添加了H2O2的实施例1～实施例5得到的制绒后的硅片对应的太阳能电池比相应地制绒剂中没有添加H2O2的对比例1～对比例5得到制绒后的硅片对应的太阳能电池的短路电流高，且光电转化效率高出了0.02％～0.04％，且实施例1～实施例5得到的制绒后的硅片对应的太阳能电池也具有比对比例6和对比例7得到制绒后的硅片对应的太阳能电池要高的短路电流和光电转化效率，即实施例1～实施例5的硅片的制绒方法能够有效地提高太阳能电池的短路电流和光电转化效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。