專利名稱：一種單晶硅太陽能電池的絨面制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池制造領(lǐng)域，具體涉及一種單晶太陽能電池的絨面制作方法。
背景技術(shù)：
為了提高單晶太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，一般用堿和異丙醇的混合溶液對(duì)單晶硅片 表面進(jìn)行腐蝕，是單晶硅片表面形成金字塔形狀的角錐體，用來增加太陽能電池的表面積 和對(duì)陽光的利用率?，F(xiàn)階段，在太陽能電池工業(yè)中最常用的腐蝕溶液是氫氧化鈉和異丙醇 的混合溶液，異丙醇在高溫下的揮發(fā)度極高，重復(fù)利用率極低，使生產(chǎn)成本增加。尤其是現(xiàn) 有制絨工藝制作的絨面覆蓋率低(如圖1)，角錐體分布不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的材料重復(fù)利 用率極低、生產(chǎn)成本高以及制得的絨面覆蓋率低、角錐體分布不均勻的缺陷，提供一種單晶 硅太陽能電池的絨面制作方法。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種單晶硅太陽能電池的絨面制作方法，其特征是包括以下步驟(1)超聲波清洗用水溶性清洗劑去除單晶硅片表面的顆粒雜質(zhì)和油污；(2)制絨利用含 3%的堿與3% 5%的緩沖劑的混合水溶液在75 90°C 的范圍內(nèi)對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行腐蝕，時(shí)間為20到25分鐘，利用單晶硅片晶體在堿溶液中各 向異性的腐蝕原理對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行織構(gòu)化，制作金字塔形狀的絨面；所述的緩沖劑為RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH,其中 Rf = F(CF2CF2)y，χ = 0 15，y = 1 7。所述堿為NaOH或/和Κ0Η。本發(fā)明的有益效果是1)改變傳統(tǒng)工藝中的緩沖劑，會(huì)大大提高溶液的使用壽命，可以使用24小時(shí)不換 液，使生產(chǎn)成本降低。2)工藝時(shí)間短，10 20分鐘。3)制絨重復(fù)性好。4)制得的絨面覆蓋率高，絨面覆蓋面積99%以上；角錐體分布均勻。


圖1為現(xiàn)有方法制得的絨面分布狀態(tài)示意圖。圖2為本發(fā)明方法制得的絨面分布狀態(tài)示意圖。圖3實(shí)施本發(fā)明方法時(shí)絨面在三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)示意圖。圖4為單晶硅片的減薄量隨本發(fā)明方法的緩沖劑的濃度變化曲線。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明的單晶硅太陽能電池的絨面制作方法，其根本構(gòu)思是包括以下步驟(1)超聲波清洗用水溶性清洗劑去除單晶硅片表面的顆粒雜質(zhì)和油污；(2)制絨利用含 3%的堿與3% 5%的緩沖劑的混合水溶液在75 90°C 的范圍內(nèi)對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行腐蝕，時(shí)間為20到25分鐘，利用單晶硅片晶體在堿溶液中各 向異性的腐蝕原理對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行織構(gòu)化，制作金字塔形狀的絨面；所述的緩沖劑為RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH,其中 Rf = F(CF2CF2)y，χ = 0 15，y = 1 7，該緩沖劑，可以從市場(chǎng)上購得[如杜邦(Dupont)公司的Zony 1 FS0-100氟表面活 性劑]，為敘述方便，下文稱為FS0-100。所述堿為NaOH或/和Κ0Η。以下對(duì)本發(fā)明根本構(gòu)思進(jìn)行剖析。一、實(shí)驗(yàn)原理整個(gè)絨面的關(guān)鍵步驟的化學(xué)反應(yīng)式如下Si+or+H2O ^ H2 +SiOf單晶硅片堿制絨利用的是晶體硅在堿溶液中的各向異性性質(zhì)來進(jìn)行表面織構(gòu)化 的。各向異性即為晶體硅中<100>晶向與<111>晶向在低溫低濃度堿溶液中腐蝕速率不同。 在低溫低濃度的堿溶液中，<100>晶向比<111>晶向的腐蝕速率大，從而形成了以<111>晶 向?yàn)橹鞯慕鹱炙Y(jié)構(gòu)。二、對(duì)比試驗(yàn)取生產(chǎn)用的125mmX125mm單晶硅片，分別用傳統(tǒng)工藝(氫氧化鈉和異丙醇的混合 溶液)和本發(fā)明(氫氧化鈉和FS0-100混合溶液)對(duì)單晶硅片進(jìn)行制絨。傳統(tǒng)的制絨方法包括以下基本步驟1、超聲波清洗配合水溶性清洗劑去除單晶硅片表面的顆粒雜質(zhì)和油污；2、去損傷利用5%到10%的NaOH或者KOH溶液在75 90°C的范圍內(nèi)去除單晶硅 片表面的由線切割造成的機(jī)械損傷層；3、制絨利用 3%的NaOH或者KOH溶液在75°C到90°C的范圍內(nèi)，配合IPA(異 丙醇)緩沖劑對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行腐蝕，利用晶體在堿溶液中各向異性的腐蝕原理對(duì)單晶 硅片表面進(jìn)行織構(gòu)化，制作金字塔形狀的絨面，時(shí)間為30到50分鐘。本發(fā)明考慮到現(xiàn)在市場(chǎng)上提供的單晶硅片的厚度都偏薄(約180微米)，為使后道 燒結(jié)工藝有較大的調(diào)節(jié)窗口，省去了第二步去損傷工藝，將清洗好的單晶硅片直接制絨，這 樣能夠保證電池片的厚度。對(duì)制絨后的單晶硅片用金相顯微鏡進(jìn)行觀察，結(jié)果傳統(tǒng)工藝制作的絨面(如圖1) 沒有本發(fā)明的制絨工藝制作的絨面(如圖2)覆蓋率高，角錐體也沒有本發(fā)明的均勻。三、FS0-100在制絨過程中的作用將清洗好的單晶硅片投入到濃度為1 3%的NaOH或者KOH溶液中，溫度為75 90°C, FS0-100的濃度由0%逐漸增加到10%，反應(yīng)時(shí)間為25分鐘。單晶硅片表面的絨面 變化如圖3所示，絨面覆蓋率漸高，角錐體也越來越均勻。當(dāng)溶液中不含F(xiàn)S0-100時(shí)候，單晶硅片在氫氧化鈉溶液中反應(yīng)非常劇烈，反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣一直附著在單晶硅片表面得不到釋放，制絨后單晶硅片表面的絨面很少而且很不 均勻，有氫氣附著的地方表現(xiàn)為反應(yīng)不完全，出現(xiàn)白色斑點(diǎn)，斑點(diǎn)周圍則出現(xiàn)發(fā)亮現(xiàn)象，說 明反應(yīng)已經(jīng)將角錐體拋光，單晶硅片被腐蝕掉的厚度(以下稱減薄量)約為50微米。在加 入濃度約為的FS0-100以后，單晶硅片表面絨面的覆蓋率增加，單晶硅片的減薄量在30 微米，反應(yīng)時(shí)單晶硅片表面的氫氣附著量明顯減少。當(dāng)FS0-100濃度超過5%以后，單晶硅 片的減薄量反而明顯增加，絨面覆蓋率下降。其趨勢(shì)如圖4所示。從圖4中可以看出，當(dāng)FS0-100濃度在3% 5%之內(nèi)變化時(shí)，單晶硅片表面絨面 覆蓋率和單晶硅片減薄量達(dá)到最佳。FS0-100在制絨過程中主要起到兩個(gè)作用一為減緩硅與氫氧化鈉的反應(yīng)速度； 二為釋放單晶硅片表面由于反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣。利用FS0-100作為緩沖劑與氫氧化鈉溶液混合制絨，相對(duì)現(xiàn)有方法，其區(qū)別在于1)用FS0-100取代傳統(tǒng)工藝中的IPA (異丙醇)；2)工藝時(shí)間短，10-20分鐘；3)延長(zhǎng)制絨溶液的使用壽命，可以使用24小時(shí)不換液；4)制絨重復(fù)性好，絨面覆蓋面積99%以上。5)能夠?qū)⒔清F體制作得更加細(xì)小、均勻，更加適合于大批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
一種單晶硅太陽能電池的絨面制作方法，其特征是包括以下步驟(1)超聲波清洗用水溶性清洗劑去除單晶硅片表面的顆粒雜質(zhì)和油污；(2)制絨利用含1％～3％的堿與3％～5％的緩沖劑的混合水溶液在75～90℃的范圍內(nèi)對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行腐蝕，時(shí)間為20到25分鐘，利用單晶硅片晶體在堿溶液中各向異性的腐蝕原理對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行織構(gòu)化，制作金字塔形狀的絨面；所述的緩沖劑為RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH，其中Rf＝F(CF2CF2)y，x＝0～15，y＝1～7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶硅太陽能電池的絨面制作方法，其特征是所述堿為 NaOH 或 / 禾口 Κ0Η。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單晶硅太陽能電池的絨面制作方法，屬于太陽能電池制造領(lǐng)域，現(xiàn)有技術(shù)存在材料重復(fù)利用率極低、生產(chǎn)成本高以及制得的絨面覆蓋率低、角錐體分布不均勻的缺陷，本發(fā)明利用含1％～3％的堿與3％～5％的緩沖劑的混合水溶液在75～90℃的范圍內(nèi)對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行腐蝕，時(shí)間為20到25分鐘，利用單晶硅片晶體在堿溶液中各向異性的腐蝕原理對(duì)單晶硅片表面進(jìn)行織構(gòu)化，制作金字塔形狀的絨面；所述的緩沖劑為RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH，其中Rf＝F(CF2CF2)y，x＝0～15，y＝1～7。大大提高溶液的使用壽命，使生產(chǎn)成本降低；工藝時(shí)間短；制絨重復(fù)性好；制得的絨面覆蓋率高；角錐體分布均勻。
文檔編號(hào)C23F1/00GK101908576SQ20091009902
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者胡本和 申請(qǐng)人:胡本和