晶體硅太陽電池的單面納米絨面制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池技術領域，特別是涉及一種晶體硅太陽電池的單面納米絨面制備方法。
【背景技術】
[0002]光伏發(fā)電是新能源的重要組成，近年來獲得了飛速發(fā)展。目前商業(yè)化的太陽電池產(chǎn)品中，晶體硅(單晶和多晶)太陽電池的市場份額最大，一直保持接近九成的市場占有率。
[0003]目前，在晶體硅太陽電池的生產(chǎn)工藝中，絨面工藝的目的是降低太陽電池的表面反射率，從而提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。為了在晶體硅片表面獲得性能優(yōu)異的絨面結(jié)構(gòu)，光伏業(yè)界嘗試了許多方法，如機械刻槽法、激光刻蝕法、反應離子刻蝕法(RIE)、化學腐蝕法(即濕法腐蝕)等。其中，基于堿液的單晶硅化學腐蝕和基于酸液的多晶硅化學腐蝕是目前晶硅電池制絨工藝中普遍使用的技術，絨面結(jié)構(gòu)一般呈微米級，制成電池后表面反射率總體而言仍偏高。
[0004]在娃片表面形成納米結(jié)構(gòu)能夠進一步降低其表面反射率，本申請人已公開的中國發(fā)明專利201310127230.X已公開了一種晶體硅表面納米絨面的制備方法，其主要包括如下步驟:
[0005](I)將硅片進行清洗、腐蝕制絨，形成微米級絨面；
[0006](2)將硅片放入含有金屬離子的溶液中浸泡，使硅片表面涂覆一層金屬納米顆粒；
[0007](3)用第一化學腐蝕液腐蝕硅片表面，形成納米級絨面；
[0008](4)分別用第一清洗液、第二清洗液、去離子水清洗上述硅片，去除金屬顆粒；
[0009](5)將上述硅片放入第二化學腐蝕液中進行微結(jié)構(gòu)修正刻蝕。
[0010]該發(fā)明已用于實際的電池生產(chǎn)，效果良好，在實際的生產(chǎn)中，硅太陽電池片的濕法納米制絨方法是將硅片插入硅片花籃，然后在含有催化金屬離子、氧化劑和刻蝕劑的混合溶液中進行刻蝕，因而刻蝕過程中硅片的正、反表面均附著催化金屬粒子，并在正、反表面形成納米結(jié)構(gòu)。在后續(xù)的電池制備過程中，硅片正面的納米結(jié)構(gòu)具有良好的陷光作用；而反面的納米結(jié)構(gòu)則需要進一步刻蝕掉，以減少背面的復合。
[0011]現(xiàn)有的催化金屬輔助濕法化學刻蝕方法中，催化金屬的消耗占據(jù)了一半左右的成本，而背面的催化金屬附著和形成的納米絨面實際上是無用的。因此，如果能夠去掉硅片背面的催化金屬附著，將大幅降低該方法的制備成本。
[0012]因此，針對上述技術問題，有必要提供一種晶體硅太陽電池的單面納米絨面制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種晶體硅太陽電池的單面納米絨面制備方法。
[0014]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術方案如下:
[0015]一種晶體硅太陽電池的單面納米絨面制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0016]S1、將硅片進行清洗并腐蝕去除損傷層，形成微米級絨面；
[0017]S2、將硅片兩兩相疊插入硅片花籃，然后放入去離子水中，使去離子水充分進入兩個硅片之間；
[0018]S3、將硅片花籃提升出去離子水水面，使得相疊的兩片硅片之間的水充分流出，同時相疊的兩片硅片之間殘留有一層用于粘結(jié)硅片的水膜，形成硅片-水膜-硅片的復合結(jié)構(gòu)；
[0019]S4、對硅片花籃中硅片-水膜-硅片的復合結(jié)構(gòu)進行納米制絨工藝，在復合結(jié)構(gòu)的兩面得到納米絨面；
[0020]S5、分離上述復合結(jié)構(gòu)，得到單面納米絨面的硅片。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S2具體為:
[0022]在去離子水中上下移動硅片花籃I?2分鐘，使去離子水充分進入兩個硅片之間。
[0023]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3中“將硅片花籃提升出去離子水水面”具體為:
[0024]將硅片花籃提升出去離子水水面，停留I?2分鐘。
[0025]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S5具體為:
[0026]將具有雙面納米絨面的硅片-水膜-硅片復合結(jié)構(gòu)甩干，得到單面納米絨面的硅片。
[0027]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S5還包括:
[0028]用去離子水沖洗具有雙面納米絨面的硅片-水膜-硅片復合結(jié)構(gòu)。
[0029]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S4中“對硅片花籃中硅片-水膜-硅片的復合結(jié)構(gòu)進行納米制絨工藝”具體包括:
[0030]S41、將硅片-水膜-硅片的復合結(jié)構(gòu)放入含有金屬離子的溶液中浸泡，使復合結(jié)構(gòu)表面附著一層金屬納米顆粒；
[0031]所述金屬離子選自金離子、銀離子和銅離子中的一種；
[0032]S42、用第一化學腐蝕液腐蝕復合結(jié)構(gòu)表面，形成納米級絨面；
[0033]所述第一化學腐蝕液選自以下混合溶液中的一種:HF與H2O2的混合溶液、HF與順03的混合溶液、HF與H 2004的混合溶液；
[0034]其中，HF的濃度為 I ?15mol/L，H202、HNO3或 H 2004的濃度為 0.05 ?0.5mol/L ；
[0035]S43、分別用第一清洗液、第二清洗液、去離子水清洗上述復合結(jié)構(gòu)，去除金屬顆粒；
[0036]所述第一清洗液為質(zhì)量百分比為27?69%的硝酸溶液，清洗時間為60?1200秒，清洗溫度為5?85 °C ;
[0037]所述第二清洗液為質(zhì)量百分比為I?10%的氫氟酸溶液，清洗時間為60?600秒，清洗溫度為5?45 °C ;
[0038]S44、將上述復合結(jié)構(gòu)放入第二化學腐蝕液中進行微結(jié)構(gòu)修正刻蝕；
[0039]所述第二化學腐蝕液選自以下溶液中的一種=NaOH溶液、KOH溶液、四甲基氫氧化銨溶液、順03與HF的混合溶液；
[0040]當選自NaOH溶液時，其濃度為0.001?0.lmol/L，反應時間為10?1000秒，反應溫度為5?85°C ;
[0041]當選自KOH溶液時，其濃度為0.001?0.lmol/L,反應時間為10?1000秒，反應溫度為5?85°C ;
[0042]當選自四甲基氫氧化銨溶液時，其濃度為0.001?0.lmol/L,反應時間為10?1000秒，反應溫度為5?85°C ;
[0043]當選自順03與HF的混合溶液時，HF與HNO 3的濃度分別為0.05?0.5mol/L、I?10mol/L，反應時間為10?1000秒，反應溫度為5?45°C。
[0044]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S41中納米級金屬顆粒的濃度為0.0001?
0.lmol/L，浸泡時間為10?1000秒，溶液溫度為5?85°C。
[0045]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S42中的腐蝕時間為30?3000秒，反應溫度為5?45°C。
[0046]作為本發(fā)明的進一步改進，所述硅片為單晶硅硅片和/或多晶硅硅片。
[0047]本發(fā)明的有益效果是:
[0048]本發(fā)明能夠減少一半的催化金屬消耗，大幅減低了生產(chǎn)成本；同一花籃增加一倍的裝片量，生產(chǎn)效率能提高一倍；
[0049]本發(fā)明的制備方法簡單易行，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，可以快速移植到工業(yè)化生產(chǎn)中，適于推廣應用。
【附圖說明】
[0050]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0051]圖1為本發(fā)明中晶體硅太陽電池的單面納米絨面制備方法的具體流程圖；
[0052]圖2為本發(fā)明中硅片花籃的頂部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖3為本發(fā)明中硅片-水膜-硅片復合結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0054]圖4為本發(fā)明中具有納米絨面的硅片-水膜-硅片復合結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0055]圖5為本發(fā)明一具體實施例中多晶娃娃片的正面形貌圖；
[0056]圖6為本發(fā)明一具體實施例中多晶娃娃片的背面形貌圖。
【具體實施方式】
[0057]為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0058]參圖1所示，本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽電池的單面納米絨面制備方法，包括以下步驟:
[0059]S1、將硅片進行清洗并腐蝕去除損傷層，形成微米級絨面。本發(fā)明中的硅片為單晶娃娃片或多晶娃娃片；
[0060]S2、將硅片兩兩相疊插入硅片花籃，然后放入去離子水中，并在去離子水中上下移動硅片花籃I?2分鐘，使去離子水充分進入兩個硅片之間；
[0061]硅片花籃20的結(jié)構(gòu)示意圖參圖2所示，其與現(xiàn)有的硅片花籃完全相同，硅片花籃的兩側(cè)壁上對應設置有若干插槽21，優(yōu)選地，本發(fā)明中硅片花籃的兩側(cè)分別包括25個對應設置的插槽，每個對應的插槽中可插入兩片相疊的硅片，總共可以插入50片硅片。當然，插槽的數(shù)量可以根據(jù)需要進行適當增大或減少。
[0062]S3、將硅片花籃提升出去離子水水面，并停留I?2分鐘，使得相疊的兩片硅片之間的水充分流出，同時相疊的兩片硅片之間殘留有一層用于粘結(jié)硅片的水膜，形成如圖3所示的硅片11-水膜13-硅片12的復合結(jié)構(gòu)100 ；
[0063]S4、對硅片花籃中硅片-水膜-硅片的復合結(jié)構(gòu)進行納米制絨工藝，因為兩兩相疊的硅片之間水膜的存在，后續(xù)的催化金屬粒子的附著、化學刻蝕及其生成的納米結(jié)構(gòu)等僅發(fā)生在兩兩相疊硅片的外露表面。如圖4所示，可以在復合結(jié)構(gòu)100的兩面得到納米絨面101、102 ；
[0064]S5、去離子水沖洗具有雙面納米絨面的硅片-水膜-硅片復合結(jié)構(gòu)后，分離上述復合結(jié)構(gòu)，將具有雙面納米絨面的硅片-水膜-硅片復合結(jié)構(gòu)甩干，得到單面納米絨面的硅片。
[0065]其中步驟S4中的納米制絨工藝為現(xiàn)有的工藝，具體包括:
[0066]S41、將硅片-水膜-硅片的復合結(jié)構(gòu)放入含有金屬離子的溶液中浸泡，使復合結(jié)構(gòu)表面涂覆一層金屬納米顆粒，納米級金屬顆粒的濃度為0.0001?0.lmol/L，浸泡時間為10?1000秒，溶液溫度為5?85°C ;
[0067]金屬離子選自金離子、銀離子和銅離子中的一種；
[0068]S42、用第一化學腐蝕液腐蝕復合結(jié)構(gòu)表面，形成納米級絨面；
[0069]第一化學腐蝕液選自以下混合溶液中的一種:HF