一种单晶硅电池片返工工艺的制作方法

本发明实施例涉及太阳能电池片技术领域，尤其涉及一种单晶硅电池片返工工艺。

背景技术：

单晶硅电池片的生产流程主要包括制绒和酸洗、扩散和激光se、刻蚀和背抛光、氧化和正背面镀膜、激光开槽、丝网印刷、烧结、电注入或光注入、测试分选。在这些流程中，会造成一定比例的成品电池片c级不良，将这些c级电池片低价出售，造成了资源的浪费。

相关技术中，会将这些c级电池片进行返工还原成为原始硅片后重新加工。关于上述技术方案，发明人发现至少存在如下一些技术问题：例如，现有的返工工艺使得双面镀膜的单晶perc电池片在还原过程中出现了大量的碎片现象，此外，由于单晶perc电池双面镀膜的特性，阻碍了硅片在返工工艺中进一步与碱反应，使得合金层和杂质更难去掉容易出现el(electroluminescent，电致发光)不良等等。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种单晶硅电池片返工工艺，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明实施例提供的一种单晶硅电池片返工工艺，包括以下步骤：

用盐酸和氢氟酸的混合溶液同时去除电池片正背面的铝浆、氧化膜和氮化硅膜；

用硝酸溶液去除残留的银浆；

用硝酸和氢氟酸混合液去除所述电池片硅片表面的杂质。

本发明的一实施例中，所述用盐酸和氢氟酸的混合溶液同时去除电池片正背面的铝浆、氧化膜和氮化硅膜的步骤包括：

将盐酸溶液、氢氟酸溶液以及水以体积比为1-3:1-3:14-18混合均匀，得盐酸和氢氟酸的混合溶液，其中，所述盐酸溶液的浓度为35～38％，所述氢氟酸溶液的浓度为48.5～49.5％；

将所述电池片放入所述盐酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡。

本发明的一实施例中，在所述电池片放入所述盐酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡的步骤中，浸泡时间为600～1800s。

本发明的一实施例中，所述用硝酸溶液去除残留的银浆的步骤包括：

将浓硝酸溶液和水以体积比为1-5:25-33混合均匀，得到硝酸溶液，其中所述浓硝酸溶液的浓度为65～68％。

将去除了铝浆、氧化膜和氮化硅膜的电池片放入所述硝酸溶液中浸泡。

本发明的一实施例中，在所述将去除了铝浆、氧化膜和氮化硅膜的电池片放入硝酸溶液中浸泡的步骤中，浸泡时间为300～1500s。

本发明的一实施例中，在所述将去除了铝浆、氧化膜和氮化硅膜的电池片放入硝酸溶液中浸泡的步骤中，浸泡温度为40～70℃。

本发明的一实施例中，所述用硝酸和氢氟酸混合液去除所述电池片硅片表面的杂质的步骤包括：

将浓硝酸溶液、氢氟酸溶液以及水以体积比为1-3:4-12:5-15混合均匀，得硝酸和氢氟酸的混合溶液，其中，所述浓硝酸溶液的浓度为65～68％，所述氢氟酸溶液的浓度为48.5～49.5％；

将所述电池片放入所述硝酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡。

本发明的一实施例中，在所述电池片放入所述硝酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡的步骤中，浸泡时间为50～150s。

本发明的一实施例中，在所述电池片放入所述硝酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡的步骤中，浸泡温度为7～13℃

本发明的一实施例中，在所述电池片放入所述硝酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡的步骤之后，还包括将所述电池片按碱制绒工艺生产。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的实施例中，盐酸和氢氟酸均可和铝进行反应，而氢氟酸可以和氧化硅、氧化铝、氮化硅进行反应，将两种溶液混合，不仅不会影响其反应效果，还能同时去除电池片正背面的铝浆、氧化膜和氮化硅膜，缩减了电池片的返工步骤，并且，使用盐酸和氢氟酸混合液去除铝浆与单纯使用氢氟酸溶液相比，降低了废液中f离子的处理量；其次，使用硝酸溶液可以彻底去除电池片硅片上残留的银浆；最后利用硝酸和氢氟酸混合液起到的腐蚀作用，去除电池片硅片上其余的杂质，使得电池片恢复纯净状态。一方面，本发明均使用酸性溶液处理，避免了使用碱性溶液而额外带来的杂质金属离子，且去除杂质和合金层更加彻底，使得最终得到的硅片更加纯净，一定程度上提高了返工电池片的el良率；另一方面，本发明缩减了电池片的返工步骤提高了返工效率，同时也在一定程度上降低了单晶硅电池片在返工时的破片率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明示例性实施例中单晶硅电池片返工工艺的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

随着行业发展，双面镀膜的单晶perc和n型pert高效电池已经基本取代了单面镀膜的常规单晶电池。双面镀膜是指在p型硅片正面镀氮化硅薄膜，背面镀氧化铝和氮化硅复合膜，n型硅片正背面与p型相反，又或者采用二氧化硅和氮化硅等组合的工艺，在硅片正背面均镀氧化铝和氮化硅的复合膜。这类电池片在返工过程中，由于双面镀膜，在去除铝浆后，镀膜层会阻碍硅片进一步与碱发生反应，使得电池片上的合金层和残留杂质更难彻底去掉。

此外，与常规单晶电池相比，单晶perc和n型pert电池对洁净度、污染源和杂质等的要求更高，返工时，任何步骤中出现一点瑕疵便会造成el不良问题。el检测，是一种常见的被用来检测晶硅太阳能电池缺陷的方法。就perc电池而言，perc电池与常规电池最大的区别在背表面介质膜钝化，perc电池采用局域金属接触，大大降低背表面复合速率，同时提升了背表面的光反射，实现转换效率大幅提升。正因为背表面的复合速率的显著降低，所以背表面很小的杂质、缺陷均会在el测试下表现为阴影，被认为el不良。

另一方面，对于单晶perc电池而言，为实现背表面良好接触，在制作过程中普遍使用了激光开槽工艺，激光工艺会对硅片造成一定损伤，在返工时，存在工艺环节越多，越容易碎片的问题。

基于此，本示例实施方式提供了一种单晶硅电池片的返工工艺，参考图1所示，该工艺包括以下步骤：

步骤s101：用盐酸和氢氟酸的混合溶液同时去除电池片正背面的铝浆、氧化膜和氮化硅膜；

步骤s102：用硝酸溶液去除残留的银浆；

步骤s103：用硝酸和氢氟酸混合液去除所述电池片硅片表面的杂质。

在本发明的实施例中，盐酸和氢氟酸均可和铝进行反应，而氢氟酸可以和氧化硅、氧化铝、氮化硅进行反应，将两种溶液混合，不仅不会影响其反应效果，还能同时去除电池片正背面的铝浆、氧化膜和氮化硅膜，缩减了电池片的返工步骤，并且，使用盐酸和氢氟酸混合液去除铝浆与单纯使用氢氟酸溶液相比，降低了废液中氟离子的处理量；其次，在前一步骤中，附着在氧化膜和氮化硅膜上的银浆会随着氧化膜和氮化硅膜与氢氟酸的反应而脱落，但在硅片上还有一些残留的银浆，使用硝酸溶液可以彻底去除电池片硅片上残留的银浆；最后利用硝酸和氢氟酸混合液起到的腐蚀作用，去除电池片硅片上其余的杂质，使得电池片恢复纯净状态。一方面，本发明均使用酸性溶液处理，避免了使用碱性溶液而额外带来的杂质金属离子，且去除杂质和合金层更加彻底，使得最终得到的硅片更加纯净，一定程度上提高了返工电池片的el良率；另一方面，本发明缩减了电池片的返工步骤提高了返工效率，同时也在一定程度上降低了单晶硅电池片在返工时的破片率。

下面，对本示例实施方式中的上述方法的各个步骤进行更详细的说明。

在一个实施例中，步骤s101中提到的电池片为c级不良的成品电池片，具体的，步骤s101还包括以下步骤：

步骤s1011：将盐酸溶液、氢氟酸溶液以及水以体积比为1-3:1-3:14-18混合均匀，得盐酸和氢氟酸的混合溶液，其中，盐酸溶液的浓度为35～38％，氢氟酸溶液的浓度为48.5～49.5％；

步骤s1012：将电池片放入盐酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡。

氢氟酸本身为弱酸，腐蚀性却很强，而氢氟酸的腐蚀性源于氟离子，hf＝＝h^﹢+f^﹣，氢氟酸中氟离子的半径很小，甚至小于氧离子，这导致它有了很强的渗透性。

去除单晶perc电池片正背面的铝浆、氧化膜和氮化硅膜，也可以分开进行，例如，先用盐酸去除铝浆，再用氢氟酸去除氧化膜和氮化硅膜，又或者，仅使用纯氢氟酸溶液去除铝浆、氧化膜和氮化硅膜。

但，先用盐酸去除铝浆，再用氢氟酸去除氧化膜和氮化硅膜时，每一次用完溶液均要进行水洗，程序多、费时费力。而单独使用氢氟酸去除掉电池片正背面的铝浆、氧化膜和氮化硅膜时，需要用到的氢氟酸的量比较大，引入的氟离子量较高，反应时间难控制且废液处理困难。

本发明中，氢氟酸与盐酸混合后，使得原本分开进行的两个步骤变成了一步缩减了电池片的返工步骤，同时，盐酸的加入降低了废液中氟离子的浓度，即降低了氢氟酸的腐蚀性，减少了废液处理的难度，且通过调整混合溶液的浓度，选取最佳平衡点，达到最佳处理效果。

经实验发现，将电池片放入由浓度为35～38％的盐酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液以及水以体积比为1-3:1-3:14-18组成的混合液中浸泡，可以除去98％以上的由铝浆、氧化膜和氮化硅膜组成的混合膜层。

优选的，电池片在盐酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡的时间为600～1800s，混合溶液的温度保持常温即可。

当步骤s1012进行完毕后，还应将电池片从盐酸和氢氟酸的混合溶液中取出，并用水冲洗30-60s，再进行下一步骤。

在一个实施例中，步骤s102还包括以下步骤：

步骤s1021：将浓硝酸溶液和水以体积比为1-5:25-33混合均匀，得到硝酸溶液，其中浓硝酸溶液的浓度为65～68％；

步骤s1022：将去除了铝浆、氧化膜和氮化硅膜的电池片放入硝酸溶液中浸泡。

在步骤s101的反应过程中，去混合膜层时，伴随着部分附着在氧化膜和氮化硅膜上的银浆的脱落，但硅片上的银浆不会完全去除。即使增加步骤s101中氢氟酸的浓度，也不会将银浆彻底去除干净，反而会增加反应速率，极易出现破片的现象，不利于操作。因此，可选用硝酸与银进行反应，进而去除残余银浆。

经实验，将浓度为65～68％的浓硝酸溶液和水以体积比为1-5:25-33混合均匀得到的硝酸溶液，降低了硝酸的浓度，更方便控制反应速度，且反应程度不剧烈，降低了破片的概率。

优选的，将电池片放入硝酸溶液中浸泡时，可保持浸泡温度为40～70℃，对硝酸溶液的加热可加快其反应速度。

经过实验，将电池片放入硝酸溶液中浸泡300～1500s即可完全除去残余银浆。

当步骤s1022进行完毕后，应将电池片从硝酸溶液中取出，用水冲洗30-60s，再进行下一步骤。

在一个实施例中，步骤s103还包括以下步骤：

步骤s1031：将浓硝酸溶液、氢氟酸溶液以及水以体积比为1-3:4-12:5-15混合均匀，得硝酸和氢氟酸的混合溶液，其中，所述浓硝酸溶液的浓度为65～68％，所述氢氟酸溶液的浓度为48.5～49.5％；

步骤s1032：将电池片放入硝酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡。

在经过了步骤s101和步骤s102后，电池片已经被还原成立硅片，只是硅片上还残余些许杂质及合金。而硝酸和氢氟酸的混合溶液具有强酸性、强氧化性以及强腐蚀性，与硅发生如下反应，si+4hno3+6hf＝＝h2sif6+4no2↑+4h2o，因此，硅片上残余的杂质及合金随着硅被腐蚀而脱离。此外，硝酸和氢氟酸的混合溶液还能消除单晶perc电池在制作时激光刻槽对后续返工过程中制绒环节的影响。

经实验发现，将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液以及水以体积比1-3:4-12:5-15组成的混合液中浸泡，可以比较好的控制反应时间，不至于太快而来不及操作造成电池片破裂，又或者反应时间太长，大幅降低硅片厚底。

优选的，将电池片放入硝酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡时，使该混合溶液的温度保持在7～13℃，避免温度太高，反应过于剧烈造成破片。

具体的，电池片在硝酸和氢氟酸的混合溶液中浸泡的时间可控制在50～150s，使得硅片的厚度保持在1-10μm最佳。

当步骤s1032进行完毕后，应将电池片从硝酸和氢氟酸的混合溶液中取出，水洗烘干，备用。

在一个实施例中，步骤s103之后，还包括步骤s104，将完成以上步骤的电池片按碱制绒工艺生产，该工艺具体的操作过程可参考现有技术，本发明不再赘述。

本发明中，用来配制混合溶液的盐酸溶液、氢氟酸溶液以及浓硝酸溶液均由市面购买，其购买的盐酸溶液的浓度为35～38％，氢氟酸溶液的浓度为48.5～49.5％，浓硝酸溶液的浓度为65～68％。

具体实施例1

以156.75*156.75的成品单晶perc非隐裂、穿孔、同心圆等c级电池片为例，按照以下返工工艺步骤处理：

将电池片放入由浓度为35～38％的盐酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液及水以体积比1:3:14组成的混合液中浸泡600s，用水冲洗30s；

将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液和水以1:33混合的硝酸溶液中浸泡1500s，保持硝酸溶液温度为40℃，之后用水冲洗30s；

将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液及水以体积比3:4:15组成的混合液中浸泡50s，保持硝酸和氢氟酸混合溶液的温度为7℃，之后水洗烘干；

将水洗烘干后的硅片按碱制绒工艺生产，重新做成单晶perc电池片，el良率为90％，碎片率1.5％。

具体实施例2

以156.75*156.75的成品单晶perc非隐裂、穿孔、同心圆等c级电池片为例，按照以下返工工艺步骤处理：

将电池片放入由浓度为35～38％的盐酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液及水以体积比3:2:18组成的混合液中浸泡1800s，用水冲洗60s；

将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液和水以1:5混合的硝酸溶液中浸泡300s，保持硝酸溶液温度为70℃，之后用水冲洗60s；

将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液及水以体积比1:12:15组成的混合液中浸泡150s，保持硝酸和氢氟酸混合溶液的温度为13℃，之后水洗烘干；

将水洗烘干后的硅片按碱制绒工艺生产，重新做成单晶perc电池片，el良率为94％，碎片率1.8％。

具体实施例3

以156.75*156.75的成品单晶n型pert非隐裂、穿孔、同心圆等c级电池片为例，按照以下返工工艺步骤处理：

将电池片放入由浓度为35～38％的盐酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液及水以体积比2:1:15组成的混合液中浸泡1000s，用水冲洗50s；

将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液和水以1:10混合的酸溶液中浸泡700s，保持硝酸溶液温度为50℃，之后用水冲洗60s；

将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液及水以体积比2:10:10组成的混合液中浸泡110s，保持硝酸和氢氟酸混合溶液的温度为10℃，之后水洗烘干；

将水洗烘干后的硅片按碱制绒工艺生产，重新做成单晶n型pert电池片，el良率为93％，碎片率1.1％。

具体实施例4

以156.75*156.75的成品单晶非隐裂、穿孔、同心圆等c级电池片为例，按照以下返工工艺步骤处理：

将电池片放入由浓度为35～38％的盐酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液及水以体积比3:3:16组成的混合液中浸泡1300s，用水冲洗40s；

将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液和水以1:15混合的硝酸溶液中浸泡1200s，保持硝酸溶液温度为60℃，之后用水冲洗60s；

将电池片放入由浓度为65～68％的浓硝酸溶液、浓度为48.5～49.5％的氢氟酸溶液及水以体积比3:5:5组成的混合液中浸泡70s，保持硝酸和氢氟酸混合溶液的温度为12℃，之后水洗烘干；

将水洗烘干后的硅片按碱制绒工艺生产，重新做成单晶电池片，el良率为96％，碎片率1.0％。

本发明提供的单晶硅电池片返工工艺，均使用酸性溶液处理，避免了使用碱性溶液而额外带来的杂质金属离子，且去除杂质和合金层更加彻底，使得最终得到的硅片更加纯净，一定程度上提高了返工电池片的el良率；另一方面，本发明缩减了电池片的返工步骤提高了返工效率，同时也在一定程度上降低了单晶硅电池片在返工时的破片率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。