一种太阳能电池片的制绒方法与流程

本发明属于太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池片的制绒方法。

背景技术：
太阳能电池直接将光能转化为电能，相对于其它能源而言，减少了很多造成能量流失的中间环节，所以对于整个地球能源系统而言，它相对于其他形式的太阳能利用方法，具有最高的利用率。同时，太阳能电池在使用过程中为零排放，对环境无污染，是现代低碳社会最具代表性的能源。在晶硅太阳电池的制造过程中，为了收集更多的光线，太阳能电池领域的普遍做法为：将电池片浸泡在以氢氟酸和硝酸为主体的酸性腐蚀液或以NaOH或KOH为主体的碱性腐蚀液中，在电池片表面形成凹凸不平的减反射绒面。其中，酸性腐蚀液利用硅片在切割时形成的损伤，腐蚀后在表面形成不规则的凹坑状绒面，其可适用于多晶或单晶硅片的制绒，但其反射率高达26~30%。碱性腐蚀液利用硅的晶体朝向可在单晶硅表面形成大小不一的金字塔结构的绒面，反射率为11~15%，但针对晶体朝向不规则的多晶硅则不适用。为了捕获更多的光线，现有技术中已公开在酸碱制绒的基础上再利用等离子撞击，可在硅片表面形成更加细致的表面纹理，表面反射率达到5%。但是等离子刻蚀方法获得的绒面表面缺陷很大，使得电池的表面少子复合严重，电池性能提升有限。现有技术中也有公开采用光刻胶作掩膜，可在硅片表面形成蛾眼结构的绒面，其表面反射率可达4%，表面少子复合也很少，但该方法工艺复杂、成本高，且难以批量生产。

技术实现要素：
本发明解决了现有技术中太阳电池表面制绒存在的绒面反射率高、表面缺陷多、以及工艺复杂难以批量生产的技术问题。本发明提供了一种太阳能电池片的制绒方法，包括以下步骤：A、在硅片表面涂覆硅浆料，形成高度为3-30μm的硅粉点阵；所述硅浆料为含有硅粉、粘结剂和水的混合物；B、对表面形成有硅粉点阵的硅片表面进行化学腐蚀，腐蚀完成后在硅片表面形成凹凸减反射结构，得到制绒后的硅片。本发明提供的太阳能电池片的制绒方法，通过在硅片表面先形成硅粉点阵，然后再进行化学腐蚀，腐蚀过程中硅粉点阵以及未被硅粉点阵覆盖的硅片表面均发生腐蚀反应，因此腐蚀完成后可在硅片表面形成凹凸减反射结构。采用本发明提供的制绒方法得到的硅片的绒面反射率为5%以下，且绒面规则均匀，表面缺陷少，能有效提高太阳能电池片的性能；同时本发明提供的制绒方法工艺简单，可批量生产，生产成本也较低。附图说明图1是在硅片表面形成硅浆凸起点阵的结构示意图。图2是硅片表面化学腐蚀过程中的结构示意图。图3是硅片表面化学腐蚀完成后的绒面结构示意图。具体实施方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提供了一种太阳能电池片的制绒方法，包括以下步骤：A、在硅片表面涂覆硅浆料，形成高度为3-30μm的硅粉点阵；所述硅浆料为含有硅粉、粘结剂和水的混合物；B、对表面形成有硅粉点阵的硅片表面进行化学腐蚀，腐蚀完成后在硅片表面形成凹凸减反射结构，得到制绒后的硅片。本发明提供的太阳能电池片的制绒方法，通过在硅片表面先形成硅粉点阵，然后再通过化学腐蚀，腐蚀过程中硅粉点阵以及未被硅粉点阵覆盖的硅片表面同时发生腐蚀反应，由于被腐蚀的高度不一致，因此腐蚀完成后可在硅片表面形成凹凸不平的绒面结构。具体地，本发明中，所述硅浆料为含有硅粉、粘结剂和水的混合物。其中，水为浆料溶剂，使硅粉与粘结剂均匀分散。所述硅浆料中，步骤A中，所述硅浆料中硅粉与粘结剂的质量比为1：0.025-0.3。本发明中，所述硅粉为现有技术中常用的各种硅粉，本发明没有特殊限定。优选情况下，所述硅粉的粒径为0.5-15μm，更优选为1-5μm。所述粘结剂为现有技术中常见的各种能被化学腐蚀去除的粘结剂，因此在后续化学腐蚀过程中，硅粉点阵中的硅粉与粘结剂同时与腐蚀液发生反应，因此本发明中腐蚀完成后无需对硅片表面进行清洗。本发明中，为有效保证硅粉被完全腐蚀去除之前与硅片具有良好的粘结性，优选情况下，所述粘结剂优选采用化学腐蚀反应速率低于硅粉化学腐蚀反应速率的粘结剂。更优选情况下，所述粘结剂中含有无机粘结剂和有机粘结剂。其中，所述无机粘结剂选自硅胶、原硅酸或硅酸钠中的一种或多种。所述有机粘结剂选自羧甲基纤维素或乙基纤维素。更优选情况下，硅粉、无机粘结剂与有机粘接剂的质量比为1：0.02-0.2：0.005-0.1，进一步优选为1：0.05-0.1：0.05-0.02。本发明中，所述硅粉点阵的具体排列可根据绒面的要求进行适当选择。本发明的发明人通过大量实验发现，所述硅粉点阵的点直径为1-20μm，点间距为1-15μm时化学腐蚀后得到的绒面的反射率更低，绒面更规则均匀，几乎不存在表面缺陷，得到的太阳能电池片具有较高的性能。在硅片表面涂覆硅浆料的方法可采用现有技术中常见的喷涂、印刷等各种方法，本发明没有特殊限定。本发明中，步骤B中，所述化学腐蚀的步骤为本领域技术人员所公知，即采用腐蚀液对硅片表面进行处理，与腐蚀液接触的硅片或硅粉以及粘结剂即与腐蚀液发生化学反应，被分解去除。化学腐蚀的时间为1-5min。本发明中，所述化学腐蚀所采用的腐蚀液可为酸性腐蚀液，也可为碱性腐蚀液，本发明没有特殊规定。其中，所述酸性腐蚀液选自含有氢氟酸的氧化性酸，其中所述氧化性酸选自硝酸、亚硝酸、亚硝酸盐、重铬酸、高氯酸或次氯酸。所述酸性腐蚀液中的氧化性酸用于将硅腐蚀转化为氧化硅，而氧化硅则继续与氢氟酸反应被腐蚀去除。所述碱性腐蚀液为含有碱性物质的溶液，其中所述碱性物质可为氢氧化钾、氢氧化钠，但不局限于此。本发明提供的太阳能电池片的制绒方法，适用于各种晶体硅太阳电池，即本发明中所述硅片可选自但不限于多晶硅片、单晶硅片和准单晶硅片。采用本发明提供的制绒方法得到的硅片绒面的反射率为5%以下，且绒面规则均匀，表面缺陷少，能有效提高太阳能电池片的性能；同时本发明提供的制绒方法工艺简单，可批量生产，生产成本也较低。以下结合实施例对本发明作进一步解释说明。实施例即对比例中所采用原料均通过商购得到，本发明没有特殊限定。实施例1（1）将50g硅酸钠和30g羧甲基纤维素加入2kg水中，缓缓搅拌至两者完全分散；然后加入粒径为2μm的硅粉1kg，继续搅拌5h至硅粉分散均匀，得到硅浆料。（2）将上述含有硅粉的混合浆体利用丝网印刷方法，在商购规格为156*156mm2的多晶硅片表面印刷步骤（1）制得的硅浆料，形成点直径为4μm、点间距为2μm、高度为10μm的硅粉点阵，并在链式烤箱中80℃下烘干。（3）将步骤（2）得到表面具有硅粉点阵的硅片放入温度为8℃的酸性腐蚀液中化学腐蚀4min，酸性腐蚀液为含有体积比为HF：HNO3：H2O=1：4：1的混合体系，得到制绒完成的硅片S1。实施例2（1）将20g原硅酸和5g乙基纤维素加入1kg水中，缓缓搅拌至两者完全分散；然后加入粒径为15μm的硅粉1kg，继续搅拌5h至硅粉分散均匀，得到硅浆料。（2）将上述含有硅粉的混合浆体利用丝网印刷方法，在商购规格为156*156mm2的多晶硅片表面印刷步骤（1）制得的硅浆料，形成点直径为20μm、点间距为5μm、高度为30μm的硅粉点阵，并在链式烤箱中80℃下烘干。（3）将步骤（2）得到表面具有硅粉点阵的硅片放入温度为50℃的碱性腐蚀液中化学腐蚀1min，碱性腐蚀液为8wt%的KOH溶液，得到制绒完成的硅片S2。实施例3（1）将200g硅胶和100g乙基纤维素加入5kg水中，缓缓搅拌至两者完全分散；然后加入粒径为1μm的硅粉1kg，继续搅拌5h至硅粉分散均匀，得到硅浆料。（2）将上述含有硅粉的混合浆体利用丝网印刷方法，在商购规格为156*156mm2的多晶硅片表面印刷步骤（1）制得的硅浆料，形成点直径为1μm、点间距为1μm、高度为3μm的硅粉点阵，并在链式烤箱中80℃下烘干。（3）将步骤（2）得到表面具有硅粉点阵的硅片放入温度为8℃的酸性腐蚀液中化学腐蚀4min，酸性腐蚀液为含有体积比为HF：HNO3：H2O=1：4：1的混合体系，得到制绒完成的硅片S3。实施例4（1）将70g硅胶和10g乙基纤维素加入5kg水中，缓缓搅拌至两者完全分散；然后加入粒径为0.5μm的硅粉1kg，继续搅拌5h至硅粉分散均匀，得到硅浆料。（2）将上述含有硅粉的混合浆体利用丝网印刷方法，在商购规格为156*156mm2的多晶硅片表面印刷步骤（1）制得的硅浆料，形成点直径为5μm、点间距为15μm、高度为10μm的硅粉点阵，并在链式烤箱中80℃下烘干。（3）将步骤（2）得到表面具有硅粉点阵的硅片放入温度为8℃的酸性腐蚀液中化学腐蚀3min，酸性腐蚀液为含有体积比为HF：HNO3：H2O=1：4：1的混合体系，得到制绒完成的硅片S4。对比例1直接将商购规格为156*156mm2的多晶硅片放入温度为8℃的酸性腐蚀液中化学腐蚀1.5min，酸性腐蚀液为含有体积比为HF：HNO3：H2O=1：4：1的混合体系，得到制绒完成的硅片DS1。对比例2直接将将商购规格为156*156mm2的多晶硅片放入温度为50℃的碱性腐蚀液中化学腐蚀1min，碱性腐蚀液为8wt%的KOH溶液，得到制绒完成的硅片DS2。性能测试：（1）反射率测试：将实施例1-4和对比例1-2得到的制绒后的硅片S1-S4和DS1-DS2，放入分光光度计中测试波长在400-1100nm的入射光线的反射率。（2）电池性能测试：将实施例1-4和对比例1-2得到的制绒后的硅片S1-S4和DS1-DS2，分别进行扩散、刻边、镀膜、印刷和快速烧结，得到太阳能电池S10-S40和DS10-DS20。将各太阳能电池放置在1000w/m2的光照强度中，测试电池短路电流、最大功率、串联电阻、转化效率。具体测试结果如表1所示。表1。从上表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的制绒方法得到的绒面反射率低于5%，且规则均匀、绒面缺陷少，因此制备成太阳能电池后其电池性能明显优于现有技术。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。