专利名称:一种制备单晶硅绒面的方法
技术领域:
本发明涉及一种太阳能电池制造技术,特别涉及一种制备单晶硅绒面的方法。
背景技术:
近年来,能源与环境日趋紧张的问题,促使了光伏太阳能行业的飞速发展。降低生 产成本、提高太阳能电池的效率是目前研究的重中之重,提高太阳能电池效率的有效方法 之一是提高太阳能电池的吸光能力,而吸光能力主要取决于单晶硅表面形成的金字塔绒面 的尺寸大小和均勻性以及碱反射膜的厚度和均勻性。绒面上的金字塔尺寸越小、越均勻,则 单晶硅绒面的吸光能力越强,转换效率则越高。现有制备单晶硅绒面的方法主要包括机械 刻槽法、离子刻蚀法和化学腐蚀法等。其中,机械刻槽法和离子刻蚀法存在种种弊端,很少 应用于工业生产。常用的方法是化学腐蚀法,该方法是利用碱液对单晶硅的各向异性腐蚀 特性,对单晶硅进行腐蚀,得到具有微米量级金字塔形貌的单晶硅绒面。在利用化学腐蚀法 进行生产的过程中,通常需要进行预清洗,来去除硅片表面残留的切割液,从而避免由于切 割液的残留使绒面均勻性变差。由于超声可以清除单晶硅片表面残留的固体杂质,热水对 表面油污有一定清洗作用,因此,硅片在热水中超声清洗的方法广泛应用在大规模太阳能 电池生产中。但是有些硅片表面残留的切割液使用热水和超声并不能完全去除,在生产过 程中会造成电池片的外观不良,绒面不均勻,影响太阳能电池的发光效率。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题,提供一种制备单晶硅绒面的 方法,采用该方法,在预清洗的过程中,能有效清除硅片表面残留的切割液,制备出的单晶 硅绒面上的金字塔尺寸小、均勻,外观良好,有利于提高太阳能电池的吸光效率。为实现上述目的,本发明的技术方案是一种制备单晶硅绒面的方法,它包括以下 步骤1)粗抛液的配制用分析纯碱与去离子水配制成浓度为45%的碱溶液或者直接使用 浓度为45%的碱溶液;在75V 85°C的恒温槽内用45%的碱溶液与去离子水配置浓度为 0. 05% -0. 5%的粗抛液,粗抛液优选浓度为0. -0. 3% ;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,0.5% 5%的分析纯碱、 7%的分析纯异丙醇、0. 的分析纯硅酸钠和87% -98. 4%的去离子水;将所
述量的分析纯碱与去离子水制成浓度为45%的碱溶液,再在75°C 85°C的恒温槽内,将制 成的45%的碱溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成 碱腐蚀液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗1 6min,优选时间为3 5min后,将单 晶硅片取出,温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应10 30min,优选时间为10 15min后, 将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。上述所述的步骤2)中,原料配比的优选范围是分析纯碱为 2. 5%,分析纯 异丙醇为3 % 5 %,分析纯硅酸钠为0. 3 % 0. 5 %,去离子水为92 % -95. 7 %。
所述步骤1)和幻中的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾或者碳酸钠。本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点1、由于本发明在预清洗槽中加 入极少量碱溶液,使得单晶硅片表面残留切割液得到了很好的清洗,在相同条件的碱腐蚀 液中,仅用10 15min就得到了金字塔边长为1 3μπι且均勻的绒面,而且腐蚀掉的单晶 硅的厚度为5 15μπι,与传统方法得到的单晶硅相比,本发明制备的单晶硅的金字塔尺寸 小且均勻,外观良好,提高了电池的吸光能力,进而提高了电池的转化效率。2、由于本发明 采用的碱溶液具有非常好的去油效果,因此,能够在极低的浓度下去除单晶硅片表面残留 的切割液,有利于降低成本。3、由于本发明使用的碱溶液对单晶硅片表面进行了预处理,从 而缩短了制绒反应时间。如图1、图2所示,采用本发明的方法,在恒温槽的温度为80°C,且 碱溶液为氢氧化钠时,所述单晶硅片经碱腐蚀溶液腐蚀后的表面上形成了均勻的、金字塔 的底边长为1 3 μ m的金字塔绒面,单晶硅片被腐蚀掉的厚度为5 15 μ m。
图1为在金相显微镜下经放大6000倍的单晶硅绒面平面形貌图;图2为在扫描电镜下经放大6000倍的单晶硅绒面倾斜60度的表面形貌图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述。实施例1 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制直接使用浓度为45%的氢氧化钠溶液;在75°C的恒温槽内用 45%的氢氧化钠与去离子水配置浓度为0. 05%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,0. 5%的分析纯氢氧化钠、 的分析纯异丙醇、0. 的分析纯硅酸钠和98. 4%的去离子水;将所述量的分析纯氢氧化 钠与去离子水制成浓度为45%的氢氧化钠溶液,再在75°C的恒温槽内,将制成的45%的氢 氧化钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀 液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗lmin,将单晶硅片取出,温水浸泡后放入 碱腐蚀液中进行反应25min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例2 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制用分析纯氢氧化钾与去离子水配制成浓度为45%的氢氧化钾 溶液,在80°C的恒温槽内用45%的氢氧化钾溶液与去离子水配置浓度为0. 的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,的分析纯氢氧化钾、2%的 分析纯异丙醇、0. 5%的分析纯硅酸钠和96. 5%的去离子水;将所述量的分析纯氢氧化钾 与去离子水制成浓度为45%的氢氧化钾溶液,再在75°C 85°C的恒温槽内,将制成的45% 的氢氧化钾溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱 腐蚀液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗2min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放入 碱腐蚀液中进行反应20min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例3 本实施例包括以下步骤
1)粗抛液的配制用分析纯碳酸钠与去离子水配制成浓度为45%的碳酸钠溶液, 在85°C的恒温槽内用45%的碳酸钠溶液与去离子水配置浓度为0. 2%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,2%的分析纯碳酸钠、3%的分 析纯异丙醇、0. 4%的分析纯硅酸钠和94. 6%的去离子水;将所述量的分析纯碳酸钠与去 离子水制成浓度为45%的碳酸钠溶液,再在85°C的恒温槽内,将制成的45%的碳酸钠溶液 与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗3min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放入 碱腐蚀液中进行反应15min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例4 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制直接使用浓度为45%的氢氧化钠溶液;在75°C的恒温槽内用 45%的氢氧化钠与去离子水配置浓度为0. 3%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,3. 7%的分析纯氢氧化钠、4% 的分析纯异丙醇、0. 3%的分析纯硅酸钠和92%的去离子水;将所述量的分析纯氢氧化钠 与去离子水制成浓度为45 %的氢氧化钠溶液,再在78 V的恒温槽内,将制成的45 %的氢 氧化钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀 液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗細化,将单晶硅片取出,温水浸泡后放入 碱腐蚀液中进行反应Hmin,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例5 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制用分析纯氢氧化钾与去离子水配制成浓度为45%的氢氧化钾 溶液,在82°C的恒温槽内用45%的氢氧化钾溶液与去离子水配置浓度为0. 4%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,1.5%的分析纯氢氧化钾、5% 的分析纯异丙醇、0. 2%的分析纯硅酸钠和93. 3%的去离子水;将所述量的分析纯氢氧化 钾与去离子水制成浓度为45%的氢氧化钾溶液,再在82°C的恒温槽内,将制成的45%的氢 氧化钾溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀 液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗5min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放入 碱腐蚀液中进行反应15min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例6 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制直接使用浓度为45%的碳酸钠溶液;在84°C的恒温槽内用 45%的碳酸钠溶液与去离子水配置浓度为0. 5%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,5%的分析纯碳酸钠、7%的分 析纯异丙醇、的分析纯硅酸钠和87%的去离子水;将所述量的分析纯碳酸钠与去离子 水制成浓度为45%的碳酸钠溶液,再在84°C的恒温槽内,将制成的45%的碳酸钠溶液与所 述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗6min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放入 碱腐蚀液中进行反应30min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例7 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制用分析纯氢氧化钠与去离子水配制成浓度为45%的氢氧化钠溶液,在76°C的恒温槽内用45%的氢氧化钠与去离子水配置浓度为0. 15%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,4%的分析纯氢氧化钠、6%的 分析纯异丙醇、0. 6%的分析纯硅酸钠和89. 4%的去离子水;将所述量的分析纯氢氧化钠 与去离子水制成浓度为45 %的氢氧化钠溶液,再在78V的恒温槽内,将制成的45 %的氢 氧化钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀 液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗3. 5min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放 入碱腐蚀液中进行反应lOmin,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例8 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制直接使用浓度为45%的氢氧化钾溶液,在76°C的恒温槽内用 45%的氢氧化钾溶液与去离子水配置浓度为0. 25%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,2. 5%的分析纯氢氧化钾、 1. 5%的分析纯异丙醇、0. 3%的分析纯硅酸钠和95. 7%的去离子水;将所述量的分析纯氢 氧化钾与去离子水制成浓度为45%的氢氧化钾溶液,再在79°C的恒温槽内,将制成的45% 的氢氧化钾溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱 腐蚀液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗4. 5min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放 入碱腐蚀液中进行反应18min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例9 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制直接使用浓度为45%的碳酸钠溶液;在81°C的恒温槽内用 45%的碳酸钠溶液与去离子水配置浓度为0. 35%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,3%的分析纯碳酸钠、4. 5%的 分析纯异丙醇、0. 35%的分析纯硅酸钠和92. 15%的去离子水;将所述量的分析纯碳酸钠 与去离子水制成浓度为45%的碳酸钠溶液,再在84°C的恒温槽内,将制成的45%的碳酸钠 溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗2. 5min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放 入碱腐蚀液中进行反应23min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。实施例10 本实施例包括以下步骤1)粗抛液的配制用分析纯氢氧化钠与去离子水配制成浓度为45%的氢氧化钠 溶液,在83°C的恒温槽内用45%的氢氧化钠与去离子水配置浓度为0. 45%的粗抛液;2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,4. 5%的分析纯氢氧化钠、 5. 5%的分析纯异丙醇、0. 45%的分析纯硅酸钠和89. 55%的去离子水;将所述量的分析纯 氢氧化钠与去离子水制成浓度为45%的氢氧化钠溶液,再在83°C的恒温槽内,将制成的 45%的氢氧化钠溶液与所述量的分析纯异丙醇、分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制 成碱腐蚀液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗5. 5min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放 入碱腐蚀液中进行反应12min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。
权利要求
1.一种制备单晶硅绒面的方法,其特征在于它包括以下步骤1)粗抛液的配制用 分析纯碱与去离子水配制成浓度为45%的碱溶液或者直接使用浓度为45%的碱溶液;在 75°C 85°C的恒温槽内用45%的碱溶液与去离子水配置浓度为0. 05% -0. 5%的粗抛液, 2)碱腐蚀液的配制原料配比,按重量百分比计算,0.5% 5%的分析纯碱、 7%的分 析纯异丙醇、0. 的分析纯硅酸钠和87% -98. 4%的去离子水;将所述量的分析纯 碱与去离子水制成浓度为45%的碱溶液,再在75°C 85°C的恒温槽内,将制成的45%的碱 溶液与所述量的分析纯异丙醇、所述量的分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐 蚀液;幻将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗1 6min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放入 碱腐蚀液中进行反应10 30min后,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。
2.根据权利要求1所述的制备单晶硅绒面的方法,其特征在于所述的步骤1)中粗抛 液的浓度为0. -0.3%。
3.根据权利要求1或者2所述的制备单晶硅绒面的方法,其特征在于所述的步骤2) 中,原料配比的优选范围是分析纯碱为1 % 2. 5 %,分析纯异丙醇为3 % 5 %,分析纯硅 酸钠为0. 3% 0. 5%,去离子水为92% -95. 7%。
4.根据权利要求3所述的制备单晶硅绒面的方法,其特征在于所述步骤1)和2)中 的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾或者碳酸钠。
5.根据权利要求1或者2所述的制备单晶硅绒面的方法,其特征在于所述步骤1)和 2)中的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾或者碳酸钠。
6.根据权利要求4所述的制备单晶硅绒面的方法,其特征在于所述步骤幻中将单晶 硅片放入粗抛液中进行预清洗的时间为3 5min,将单晶硅片放入碱腐蚀液中进行反应时 间为10 15min。
7.根据权利要求5所述的制备单晶硅绒面的方法,其特征在于所述步骤;3)中将单晶 硅片放入粗抛液中进行预清洗的时间为3 5min,将单晶硅片放入碱腐蚀液中进行反应时 间为10 15min。
8.根据权利要求3所述的制备单晶硅绒面的方法,其特征在于所述步骤;3)中将单晶 硅片放入粗抛液中进行预清洗的时间为3 5min,将单晶硅片放入碱腐蚀液中进行反应时 间为10 15min。
9.根据权利要求1或者2所述的制备单晶硅绒面的方法,其特征在于所述步骤3)中 将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗的时间为3 5min,将单晶硅片放入碱腐蚀液中进行 反应时间为10 15min。
全文摘要
本发明公开了一种制备单晶硅绒面的方法,它包括以下步骤1)在75℃~85℃的恒温槽内用45%的碱溶液与去离子水配置浓度为0.05%-0.5%的粗抛液,2)去离子水的配比是87%-98.4%;将0.5%~5%的分析纯碱与去离子水制成浓度为45%的碱溶液,再在75℃~85℃的恒温槽内,将制成的45%的碱溶液与1%~7%的分析纯异丙醇、0.1%~1%的分析纯硅酸钠和剩余的去离子水混合配制成碱腐蚀液;3)将单晶硅片放入粗抛液中进行预清洗1~6min,将单晶硅片取出,温水浸泡后放入碱腐蚀液中进行反应10~30min,将其取出,用去离子水冲洗干净并烘干。本发明制备出的单晶硅绒面的金字塔尺寸小且均匀,提高了电池的吸光能力,缩短了制绒反应时间,降低了生产成本。
文档编号C30B33/10GK102108557SQ20111002863
公开日2011年6月29日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者励旭东, 张东, 杜建国, 王春燕 申请人:巨力新能源股份有限公司