一种提升黑硅电池转换效率的处理方法与流程

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种提升黑硅电池转换效率的处理方法。

背景技术：

黑硅是指可以吸收大部分可见光、反射率较低的半导体材料，因为这些特性，黑硅与一般的硅材料相比，能大幅提升光电转换效率，所以光伏领域黑硅技术的应用前景非常重要。

目前，黑硅的制备方法主要有干法和湿法两种方法。干法包括激光刻蚀和反应离子刻蚀，湿法指金属催化剂溶液刻蚀。两种制备方法得到黑硅表面积都很大反射率也很低，能有效的提升短路电流，但是黑硅表面积的增大会对钝化工艺造成影响，表面复合严重，使开路电压下降，最终不能使电池转换效率提高。因此，如何兼顾表面结构并降低表面复合，是现在急需解决的技术问题。然而，现有工艺流程复杂，清洗环节的工艺时间较长，生产成本高，不利于大规模的工业生产。

技术实现要素：

针对工艺流程复杂，清洗环节的工艺时间较长，生产成本高，不利于大规模的工业生产的问题，提供一种提升黑硅电池转换效率的处理方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种提升黑硅电池转换效率的处理方法，至少包括如下步骤：

（1）采用混合酸溶液将制绒后的黑硅原片进行清洗处理，清洗时要求清洗槽中不伴随鼓泡；

（2）采用纯水对经过步骤(1)处理的黑硅原片进行清洗处理，清洗过程要求清洗槽中伴随鼓泡；

（3）把经过步骤(2)处理的黑硅原片放入氢氟酸溶液中进行清洗处理；

（4）采用纯水对步骤(3)处理后的黑硅原片进行清洗处理，清洗过程要求清洗槽中伴随鼓泡；

（5）将经过步骤(4)处理的黑硅原片进行干燥处理。

进一步地，所述步骤（1）中,清洗温度为15-25℃，清洗时间为10s-300s。

进一步地，所述混合酸溶液由氢氟酸和硝酸混合而成。

进一步地，所述混合酸中氢氟酸和硝酸的体积比为1:60-70。

进一步地，所述氢氟酸混合前质量浓度为30-37%；所述硝酸混合前质量浓度50-65%。

进一步地，所述步骤（2）中，纯水的温度为20-25℃，清洗时间为2-8min。

进一步地，所述步骤（3）中，氢氟酸质量浓度为5-9%。

进一步地，所述步骤（3）中，清洗时间为1-2min。

进一步地，所述步骤（4）中，纯水的温度为20-25℃，清洗时间为2-8min。

进一步地，所述干燥处理温度为70-90℃，时间为10-20min。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明一种提升黑硅电池转换效率的处理方法。利用清洗工艺改变黑硅表面结构，改善了黑硅表面结构，提高反射率，降低了表面复合，提高太阳电池的开路电压voc，短路电流isc，最终达到提升电池效率的结果，具有工艺流程简单、技术条件要求低且各个环节工艺时间短，降低生产成本，有效的提高了电池的转化效率，有利于大规模的工业生产的特点。

附图说明

图1是本发明所涉及的黑硅电池制作工艺流程图。

图2是本发明的黑硅片表面清洗工艺流程图。

图3是本发明实施例所用的黑硅原片的表面结构扫描电镜图。

图4是本发明实施例制备得到的优化后的黑硅片的表面结构扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明一种提升黑硅电池转换效率的处理方法，在对黑硅原片进行清洗时，选用混合酸溶液，混合酸中氢氟酸和硝酸体积比为1:60-70，氢氟酸浓度降低会使反应时间延长，浓度过高，反应会更加剧烈，不易控制；在用混合酸溶液清洗时，由于反应已经比较剧烈，无需启动鼓泡功能来加快混合酸溶液的活动；而在水洗时，启动鼓泡功能是为了使槽内的水活动起来，加快清洗。

实施例1

（1）取制绒后反射率9%的黑硅原片在由2.5l氢氟酸（浓度35%）和150l硝酸（60%）组成的混合酸中清洗10s,清洗过程要求槽中不伴随鼓泡，温度控制在20℃；

（2）把洗后黑硅原片放入纯水中清洗8min，清洗槽中伴随鼓泡，纯水的温度控制在25℃；

（3）在浓度为9%的氢氟酸溶液中清洗1min；

（4）把洗后黑硅原片放入纯水中清洗5min，清洗槽中伴随鼓泡，纯水的温度控制在23℃；

（5）最后在70℃烘干槽中烘干20min，得到表面结构优化的黑硅原片。

制备得到优化后的黑硅片，黑硅原片与优化后的黑硅片通过扫描电镜表征，结果如图3和图4所示，清洗后的黑硅片表面结构有明显改善。

实施例2

（1）取制绒后反射率8%的黑硅原片在由2l氢氟酸（浓度35%）和130l硝酸（50%）组成的混合酸中清洗40s,清洗过程要求槽中不伴随鼓泡，温度控制在25℃；

（2）把洗后黑硅原片放入纯水中清洗5min，清洗槽中伴随鼓泡，纯水的温度控制在23℃；

（3）在浓度为5%的氢氟酸溶液中清洗2min；

（4）把洗后黑硅原片放入纯水中清洗8min，清洗槽中伴随鼓泡，纯水的温度控制在20℃；

（5）最后在90℃烘干槽中烘干10min，得到表面结构优化的黑硅原片。

实施例3

（1）取制绒后反射率10%的黑硅原片在由3l氢氟酸（浓度37%）和180l硝酸（65%）组成的混合酸中清洗300s,清洗过程要求槽中不伴随鼓泡，温度控制在15℃；

（2）把洗后黑硅原片放入纯水中清洗8min，清洗槽中伴随鼓泡，纯水的温度控制在20℃；

（3）在浓度为7%的氢氟酸溶液中清洗1.5min；

（4）把洗后黑硅片放入纯水中清洗2min，清洗槽中伴随鼓泡，纯水的温度控制在25℃；

（5）最后在80℃烘干槽中烘干15min，得到表面结构优化的黑硅原片。

通过以上技术方案制备得到的表面结构优化的黑硅原片，进行了反射率和转化效率的相应测试，结果如下表所示。

由表中数据可得，本发明一种提升黑硅电池转换效率的处理方法，利用清洗工艺改变黑硅表面结构，改善了黑硅表面结构，提高反射率5%，降低了表面复合，提高太阳电池的开路电压voc，短路电流isc，电池的转化效率有效的提高了0.25%-0.30%，且工艺流程简单、技术条件要求低且各个环节工艺时间短，成本低，有利于大规模的工业生产。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。