专利名称：一种单晶硅太阳能电池的绒面制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能电池制造领域，具体涉及一种单晶太阳能电池的绒面制作方法。
背景技术：
为了提高单晶太阳能电池的转换效率，一般用碱和异丙醇的混合溶液对单晶硅片 表面进行腐蚀，是单晶硅片表面形成金字塔形状的角锥体，用来增加太阳能电池的表面积 和对阳光的利用率。现阶段，在太阳能电池工业中最常用的腐蚀溶液是氢氧化钠和异丙醇 的混合溶液，异丙醇在高温下的挥发度极高，重复利用率极低，使生产成本增加。尤其是现 有制绒工艺制作的绒面覆盖率低(如图1)，角锥体分布不均勻。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术存在的材料重复利 用率极低、生产成本高以及制得的绒面覆盖率低、角锥体分布不均勻的缺陷，提供一种单晶 硅太阳能电池的绒面制作方法。为此，本发明采用以下技术方案一种单晶硅太阳能电池的绒面制作方法，其特征是包括以下步骤(1)超声波清洗用水溶性清洗剂去除单晶硅片表面的颗粒杂质和油污；(2)制绒利用含 3%的碱与3% 5%的缓冲剂的混合水溶液在75 90°C 的范围内对单晶硅片表面进行腐蚀，时间为20到25分钟，利用单晶硅片晶体在碱溶液中各 向异性的腐蚀原理对单晶硅片表面进行织构化，制作金字塔形状的绒面；所述的缓冲剂为RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH,其中 Rf = F(CF2CF2)y，χ = 0 15，y = 1 7。所述碱为NaOH或/和Κ0Η。本发明的有益效果是1)改变传统工艺中的缓冲剂，会大大提高溶液的使用寿命，可以使用24小时不换 液，使生产成本降低。2)工艺时间短，10 20分钟。3)制绒重复性好。4)制得的绒面覆盖率高，绒面覆盖面积99%以上；角锥体分布均勻。
图1为现有方法制得的绒面分布状态示意图。图2为本发明方法制得的绒面分布状态示意图。图3实施本发明方法时绒面在三个时间点的状态示意图。图4为单晶硅片的减薄量随本发明方法的缓冲剂的浓度变化曲线。
具体实施例方式以下对本发明做进一步说明。本发明的单晶硅太阳能电池的绒面制作方法，其根本构思是包括以下步骤(1)超声波清洗用水溶性清洗剂去除单晶硅片表面的颗粒杂质和油污；(2)制绒利用含 3%的碱与3% 5%的缓冲剂的混合水溶液在75 90°C 的范围内对单晶硅片表面进行腐蚀，时间为20到25分钟，利用单晶硅片晶体在碱溶液中各 向异性的腐蚀原理对单晶硅片表面进行织构化，制作金字塔形状的绒面；所述的缓冲剂为RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH,其中 Rf = F(CF2CF2)y，χ = 0 15，y = 1 7，该缓冲剂，可以从市场上购得[如杜邦(Dupont)公司的Zony 1 FS0-100氟表面活 性剂]，为叙述方便，下文称为FS0-100。所述碱为NaOH或/和Κ0Η。以下对本发明根本构思进行剖析。一、实验原理整个绒面的关键步骤的化学反应式如下Si+or+H2O ^ H2 +SiOf单晶硅片碱制绒利用的是晶体硅在碱溶液中的各向异性性质来进行表面织构化 的。各向异性即为晶体硅中<100>晶向与<111>晶向在低温低浓度碱溶液中腐蚀速率不同。 在低温低浓度的碱溶液中，<100>晶向比<111>晶向的腐蚀速率大，从而形成了以<111>晶 向为主的金字塔结构。二、对比试验取生产用的125mmX125mm单晶硅片，分别用传统工艺(氢氧化钠和异丙醇的混合 溶液)和本发明(氢氧化钠和FS0-100混合溶液)对单晶硅片进行制绒。传统的制绒方法包括以下基本步骤1、超声波清洗配合水溶性清洗剂去除单晶硅片表面的颗粒杂质和油污；2、去损伤利用5%到10%的NaOH或者KOH溶液在75 90°C的范围内去除单晶硅 片表面的由线切割造成的机械损伤层；3、制绒利用 3%的NaOH或者KOH溶液在75°C到90°C的范围内，配合IPA(异 丙醇)缓冲剂对单晶硅片表面进行腐蚀，利用晶体在碱溶液中各向异性的腐蚀原理对单晶 硅片表面进行织构化，制作金字塔形状的绒面，时间为30到50分钟。本发明考虑到现在市场上提供的单晶硅片的厚度都偏薄(约180微米)，为使后道 烧结工艺有较大的调节窗口，省去了第二步去损伤工艺，将清洗好的单晶硅片直接制绒，这 样能够保证电池片的厚度。对制绒后的单晶硅片用金相显微镜进行观察，结果传统工艺制作的绒面(如图1) 没有本发明的制绒工艺制作的绒面(如图2)覆盖率高，角锥体也没有本发明的均勻。三、FS0-100在制绒过程中的作用将清洗好的单晶硅片投入到浓度为1 3%的NaOH或者KOH溶液中，温度为75 90°C, FS0-100的浓度由0%逐渐增加到10%，反应时间为25分钟。单晶硅片表面的绒面 变化如图3所示，绒面覆盖率渐高，角锥体也越来越均勻。当溶液中不含FS0-100时候，单晶硅片在氢氧化钠溶液中反应非常剧烈，反应产生的氢气一直附着在单晶硅片表面得不到释放，制绒后单晶硅片表面的绒面很少而且很不 均勻，有氢气附着的地方表现为反应不完全，出现白色斑点，斑点周围则出现发亮现象，说 明反应已经将角锥体抛光，单晶硅片被腐蚀掉的厚度(以下称减薄量)约为50微米。在加 入浓度约为的FS0-100以后，单晶硅片表面绒面的覆盖率增加，单晶硅片的减薄量在30 微米，反应时单晶硅片表面的氢气附着量明显减少。当FS0-100浓度超过5%以后，单晶硅 片的减薄量反而明显增加，绒面覆盖率下降。其趋势如图4所示。从图4中可以看出，当FS0-100浓度在3% 5%之内变化时，单晶硅片表面绒面 覆盖率和单晶硅片减薄量达到最佳。FS0-100在制绒过程中主要起到两个作用一为减缓硅与氢氧化钠的反应速度； 二为释放单晶硅片表面由于反应产生的氢气。利用FS0-100作为缓冲剂与氢氧化钠溶液混合制绒，相对现有方法，其区别在于1)用FS0-100取代传统工艺中的IPA (异丙醇)；2)工艺时间短，10-20分钟；3)延长制绒溶液的使用寿命，可以使用24小时不换液；4)制绒重复性好，绒面覆盖面积99%以上。5)能够将角锥体制作得更加细小、均勻，更加适合于大批量生产。
权利要求
一种单晶硅太阳能电池的绒面制作方法，其特征是包括以下步骤(1)超声波清洗用水溶性清洗剂去除单晶硅片表面的颗粒杂质和油污；(2)制绒利用含1％～3％的碱与3％～5％的缓冲剂的混合水溶液在75～90℃的范围内对单晶硅片表面进行腐蚀，时间为20到25分钟，利用单晶硅片晶体在碱溶液中各向异性的腐蚀原理对单晶硅片表面进行织构化，制作金字塔形状的绒面；所述的缓冲剂为RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH，其中Rf＝F(CF2CF2)y，x＝0～15，y＝1～7。
2.根据权利要求1所述的一种单晶硅太阳能电池的绒面制作方法，其特征是所述碱为 NaOH 或 / 禾口 Κ0Η。
全文摘要
本发明公开了一种单晶硅太阳能电池的绒面制作方法，属于太阳能电池制造领域，现有技术存在材料重复利用率极低、生产成本高以及制得的绒面覆盖率低、角锥体分布不均匀的缺陷，本发明利用含1％～3％的碱与3％～5％的缓冲剂的混合水溶液在75～90℃的范围内对单晶硅片表面进行腐蚀，时间为20到25分钟，利用单晶硅片晶体在碱溶液中各向异性的腐蚀原理对单晶硅片表面进行织构化，制作金字塔形状的绒面；所述的缓冲剂为RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH，其中Rf＝F(CF2CF2)y，x＝0～15，y＝1～7。大大提高溶液的使用寿命，使生产成本降低；工艺时间短；制绒重复性好；制得的绒面覆盖率高；角锥体分布均匀。
文档编号C23F1/00GK101908576SQ20091009902
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月4日 优先权日2009年6月4日
发明者胡本和 申请人:胡本和