一种低成本太阳能电池背面抛光工艺的制作方法

本发明涉及晶硅太阳能电池生产制造的技术领域，特别涉及一种低成本太阳能电池背面抛光工艺。

背景技术：

太阳能具有清洁和可再生等独特特点，因此，太阳能光电利用成为近年来发展最快的研究领域；目前人们对太阳能电池的研究主要集中在对电池转换效率的提高和成本的降低，为了让提高电池的转换效率，人们发展了多种电池结构，例如se工艺制作电极、埋栅电极和钝化电池背面等，单这些结构的变化会增加电池制备工艺步骤，提高电池制备成本，为了降低电池片成本，利用超薄硅片来制备高效太阳能电池成为了研究方向；但是，随着电池的厚度降低到180um，由于电池的厚度过薄，电池对长波光吸收的损失变得较为严重；因此，需要对电池的背表面结构进行优化，提高长波光在电池背表面的反射率。

为了提高电池背表面电池背表面对入射长波光反射率，人们利用介质薄膜来提高对入射光的反射，这可以有效的提高电池背表面对入射光的反射，但是，由于常规传统的的制绒工艺背表面绒面具有陷光结构，因此会对电池入射光的背反射产生不良影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种低成本太阳能电池背面抛光工艺，该工艺简单易行，背面抛光的效果好，抛光后的硅片具有良好的光学增益及显著的钝化效果。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种低成本太阳能电池背面抛光工艺，包括以下流程：硅片上料-清洗硅片表面油污-硅片表面织构化及抛光-纯水漂洗-碱洗-二次纯水漂洗-酸洗-三次纯水漂洗-吹干，其中：

t1：硅片上料，选用多晶金刚线切割硅片，硅片厚度为180um；

t2：刻蚀槽制绒，将硅片放置刻蚀槽控制硅片上下表面的反应速度，使得硅片绒面一面反射率在21%-23%，硅片背面非绒面进行抛光，反射率控制在40%-55%；

制绒槽溶液的制作，具体为：制绒槽溶液为hf、hno3及辅助溶液的混合液，其中，所述hf酸初始配比占制绒槽溶液总体积的14-16%，所述hno3初始配比占制绒槽溶液总体积的42%-48%，所述辅助溶液配比占制绒槽溶液总体积的0.8%-1%，其余为纯水；

t3：纯水漂洗，使用去离子水对硅片进行清洗，清洗硅片残留的酸液；

t4：碱洗，使用碱洗溶液对硅片进行碱洗，碱溶液浓度为4%-6%，温度控制在16℃-24℃；

t5：二次纯水漂洗，使用去离子水对经t4处理后的硅片进行清洗，清洗硅片残留的碱液；

t6：酸洗，用酸液对硅片进行清洗，酸液为hf和hcl的混合液，其中，hf的浓度为4%-6%，hcl的浓度为8%-12%，酸洗时温度为18℃-22℃；

t7：三次纯水漂洗，使用去离子水对经t6处理后的硅片进行清洗，去除硅片残留酸液；

t8：吹干，用加热后的压缩空气对硅片进行吹干。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述低成本太阳能电池背面抛光工艺中，步骤t2中辅助溶液按质量百分比计包括以下成分：

聚磷酸盐5%-8%，乳酸1%-6%，山梨醇7%-12%，硫酸3%-7%，四甲基氢氧化胺10%-15%，余量为去离子水。

技术效果，本发明中采用的辅助溶液可以改善制绒槽液的表面张力，有利于气泡反应的含硅络合物等形成“掩膜”脱离硅片表面，特别是对硅片的制绒面有显著效果。

前述低成本太阳能电池背面抛光工艺中，步骤t2中辅助溶液按质量百分比计包括以下成分：

聚磷酸盐7%，乳酸3%，山梨醇8%，硫酸4%，四甲基氢氧化胺112%，余量为去离子水。

前述低成本太阳能电池背面抛光工艺中，步骤t2的制绒槽溶液中hf和hno3按体积比计hf：hno3=1:3。

技术效果，在步骤t2中，在辅助液对硅片制绒面掩膜的保护下，通过增加hno3，降低hf的用量，两者溶液配比控制在3:1，对背面非绒面进行抛光，抛光后的反射率达到40%-55%。

前述低成本太阳能电池背面抛光工艺中，步骤t8中吹干温度控制在50-80℃。

前述低成本太阳能电池背面抛光工艺中，步骤t2中刻蚀槽的体积450-500l。

本发明的有益效果是：

本发明步骤t6中的酸洗主要中和前道残留再硅片表面的碱溶液，hf可去除硅片表面的氧化层sio2，形成疏水表面，便于吹干；hcl中的cl离子有携带金属离子的能力，可以去除硅片表面的金属离子。

本发明的低成本太阳能电池背面抛光工艺，通过在制绒工序制绒槽中加入辅助溶液，通过改进制绒槽的各种酸配比，达到背面抛光的效果，制绒后绒面和非绒面的的反射率差异20-30%，非绒面反射率提升明显，有效解决了背景技术中所存在的问题。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1）背面抛光后的硅片具有良好的光学增益，硅片背抛光后，利用镜面反射原理，增加了光的背面反射率，减小了光的透射损失，从而增加了输出电流；

2）背面抛光后的硅片具有显著的钝化效果，硅片经过抛光后背面平整，平滑度明显提高，减小了背表面的面积，降低了表面复合损失，少子寿命得到提升；

3）背面抛光后的硅片对背场接触有明显改善，常规工艺硅片经过丝网印刷，进入烧结炉，背场铝浆团聚在一起，易形成小的鼓包，鼓包向外凸起，铝硅接触面积减小，鼓包面积大的会造成外观异常而降级，而抛光后硅片背表面印刷铝浆，由于背表面更光滑，故烧结后，铝团聚更容易与硅直接接触，铝硅键欧姆接触更紧密，因而改善了背场接触。

附图说明

图1为本发明实施例的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种低成本太阳能电池背面抛光工艺，流程如图1所示，包括以下流程：硅片上料-清洗硅片表面油污-硅片表面织构化及抛光-纯水漂洗-碱洗-二次纯水漂洗-酸洗-三次纯水漂洗-吹干，其中：

t1：硅片上料，选用多晶金刚线切割硅片，硅片厚度为180um；

t2：刻蚀槽制绒，将硅片放置刻蚀槽控制硅片上下表面的反应速度，使得硅片绒面一面反射率在21%-23%，硅片背面非绒面进行抛光，反射率控制在40%-55%；

制绒槽溶液的制作，具体为：制绒槽溶液为hf、hno3及辅助溶液的混合液，其中，所述hf酸初始配比占制绒槽溶液总体积的14-16%，所述hno3初始配比占制绒槽溶液总体积的42%-48%，所述辅助溶液配比占制绒槽溶液总体积的0.8%-1%，其余为纯水；

t3：纯水漂洗，使用去离子水对硅片进行清洗，清洗硅片残留的酸液；

t4：碱洗，使用碱洗溶液对硅片进行碱洗，去除硅片表面的多孔硅，中和前道残留在硅片表面的酸液，碱溶液浓度为4%-6%，温度控制在16℃-24℃；

t5：二次纯水漂洗，使用去离子水对经t4处理后的硅片进行清洗，清洗硅片残留的碱液；

t6：酸洗，用酸液对硅片进行清洗，酸液为hf和hcl的混合液，其中，hf的浓度为4%-6%，hcl的浓度为8%-12%，酸洗时温度为18℃-22℃；

本发明中的酸洗主要中和前道残留再硅片表面的碱溶液，hf可去除硅片表面的氧化层sio2，形成疏水表面，便于吹干；hcl中的cl离子有携带金属离子的能力，可以去除硅片表面的金属离子。

t7：三次纯水漂洗，使用去离子水对经t6处理后的硅片进行清洗，去除硅片残留酸液；

t8：吹干，用加热后的压缩空气对硅片进行吹干。

在本实施例中，步骤t2中辅助溶液按质量百分比计包括以下成分：

聚磷酸盐5%-8%，乳酸1%-6%，山梨醇7%-12%，硫酸3%-7%，四甲基氢氧化胺10%-15%，余量为去离子水；本发明中采用的辅助溶液可以改善制绒槽液的表面张力，有利于气泡反应的含硅络合物等形成“掩膜”脱离硅片表面，特别是对硅片的制绒面有显著效果。

在本实施例中，步骤t2的制绒槽溶液中hf和hno3按体积比计hf：hno3=1:3，在辅助液对硅片制绒面掩膜的保护下，通过增加hno3，降低hf的用量，两者溶液配比控制在3:1，对背面非绒面进行抛光，抛光后的反射率达到40%-55%。

在本实施例中，步骤t8中吹干温度控制在50-80℃；步骤t2中刻蚀槽的体积480l。

实施例2

本实施例提供的一种低成本太阳能电池背面抛光工艺，流程如图1所示，包括以下流程：硅片上料-清洗硅片表面油污-硅片表面织构化及抛光-纯水漂洗-碱洗-二次纯水漂洗-酸洗-三次纯水漂洗-吹干，其中：

t1：硅片上料，选用多晶金刚线切割硅片，硅片厚度为180um；

t2：刻蚀槽制绒，将硅片放置刻蚀槽控制硅片上下表面的反应速度，使得硅片绒面一面反射率在21%%，硅片背面非绒面进行抛光，反射率控制在40%%；

制绒槽溶液的制作，具体为：制绒槽溶液为hf、hno3及辅助溶液的混合液，其中，所述hf酸初始配比占制绒槽溶液总体积的14%，所述hno3初始配比占制绒槽溶液总体积的42%，所述辅助溶液配比占制绒槽溶液总体积的0.8%，其余为纯水；

t3：纯水漂洗，使用去离子水对硅片进行清洗，清洗硅片残留的酸液；

t4：碱洗，使用碱洗溶液对硅片进行碱洗，去除硅片表面的多孔硅，中和前道残留在硅片表面的酸液，碱溶液浓度为4%，温度控制在16℃℃；

t5：二次纯水漂洗，使用去离子水对经t4处理后的硅片进行清洗，清洗硅片残留的碱液；

t6：酸洗，用酸液对硅片进行清洗，酸液为hf和hcl的混合液，其中，hf的浓度为4%，hcl的浓度为8%，酸洗时温度为18℃；

本发明中的酸洗主要中和前道残留再硅片表面的碱溶液，hf可去除硅片表面的氧化层sio2，形成疏水表面，便于吹干；hcl中的cl离子有携带金属离子的能力，可以去除硅片表面的金属离子。

t7：三次纯水漂洗，使用去离子水对经t6处理后的硅片进行清洗，去除硅片残留酸液；

t8：吹干，用加热后的压缩空气对硅片进行吹干。

在本实施例中，步骤t2中辅助溶液按质量百分比计包括以下成分：

聚磷酸盐7%，乳酸3%，山梨醇8%，硫酸4%，四甲基氢氧化胺12%，余量为去离子水。

在本实施例中，步骤t2的制绒槽溶液中hf和hno3按体积比计hf：hno3=1:3，在辅助液对硅片制绒面掩膜的保护下，通过增加hno3，降低hf的用量，两者溶液配比控制在3:1，对背面非绒面进行抛光，抛光后的反射率达到40%。

在本实施例中，辅助液补加量为1.5l/1万片，hno3和hf的补加比例为1:1.2，因反应生成物的影响，需要增加hf的补加量，与初配比例不同，hno3的自动补加量为2.7ml/片，hf的自动补加量为3.2ml/片；步骤t8中吹干温度控制在50℃；步骤t2中刻蚀槽的体积450l。

实施例3

本实施例提供的一种低成本太阳能电池背面抛光工艺，流程如图1所示，包括以下流程：硅片上料-清洗硅片表面油污-硅片表面织构化及抛光-纯水漂洗-碱洗-二次纯水漂洗-酸洗-三次纯水漂洗-吹干，其中：

t1：硅片上料，选用多晶金刚线切割硅片，硅片厚度为180um；

t2：刻蚀槽制绒，将硅片放置刻蚀槽控制硅片上下表面的反应速度，使得硅片绒面一面反射率在23%，硅片背面非绒面进行抛光，反射率控制在55%；

制绒槽溶液的制作，具体为：制绒槽溶液为hf、hno3及辅助溶液的混合液，其中，所述hf酸初始配比占制绒槽溶液总体积的16%，所述hno3初始配比占制绒槽溶液总体积的48%，所述辅助溶液配比占制绒槽溶液总体积的1%，其余为纯水；

t3：纯水漂洗，使用去离子水对硅片进行清洗，清洗硅片残留的酸液；

t4：碱洗，使用碱洗溶液对硅片进行碱洗，去除硅片表面的多孔硅，中和前道残留在硅片表面的酸液，碱溶液浓度为6%，温度控制在24℃；

t5：二次纯水漂洗，使用去离子水对经t4处理后的硅片进行清洗，清洗硅片残留的碱液；

t6：酸洗，用酸液对硅片进行清洗，酸液为hf和hcl的混合液，其中，hf的浓度为6%，hcl的浓度为12%，酸洗时温度为22℃；

本发明中的酸洗主要中和前道残留再硅片表面的碱溶液，hf可去除硅片表面的氧化层sio2，形成疏水表面，便于吹干；hcl中的cl离子有携带金属离子的能力，可以去除硅片表面的金属离子。

t7：三次纯水漂洗，使用去离子水对经t6处理后的硅片进行清洗，去除硅片残留酸液；

t8：吹干，用加热后的压缩空气对硅片进行吹干。

在本实施例中，步骤t2中辅助溶液按质量百分比计包括以下成分：

聚磷酸盐5%，乳酸6%，山梨醇12%，硫酸3%，四甲基氢氧化胺10%，余量为去离子水；

在本实施例中，步骤t2的制绒槽溶液中hf和hno3按体积比计hf：hno3=1:3，在辅助液对硅片制绒面掩膜的保护下，通过增加hno3，降低hf的用量，两者溶液配比控制在3:1，对背面非绒面进行抛光，抛光后的反射率达到55%。

在本实施例中，步骤t8中吹干温度控制在80℃；步骤t2中刻蚀槽的体积500l。

本发明的太阳能电池片经过背面抛光后的硅片具有良好的光学增益，硅片背抛光后，利用镜面反射原理，增加了光的背面反射率，减小了光的透射损失，从而增加了输出电流；

背面抛光后的硅片具有显著的钝化效果，硅片经过抛光后背面平整，平滑度明显提高，减小了背表面的面积，降低了表面复合损失，少子寿命得到提升；背面抛光后的硅片对背场接触有明显改善，常规工艺硅片经过丝网印刷，进入烧结炉，背场铝浆团聚在一起，易形成小的鼓包，鼓包向外凸起，铝硅接触面积减小，鼓包面积大的会造成外观异常而降级，而抛光后硅片背表面印刷铝浆，由于背表面更光滑，故烧结后，铝团聚更容易与硅直接接触，铝硅键欧姆接触更紧密，因而改善了背场接触。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。