一种太阳能电池及其制绒清洗方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池及其制绒清洗方法。


背景技术：

2.随着高效太阳电池研发的不断推进，制备优质的绒面已成为高转换效率太阳电池不可或缺的技术环节。高效电池的制绒方式经历了粗抛 制绒到直接一步制绒的发展，绒面也从大绒面发展到小绒面，使得太阳能电池效率得到0.1％左右的提升。但是目前的直接一步制绒得到的绒面常常分布不均匀，并且会出现表面没有花片、发白，或者出现细小碎晶，这会导致少子寿命的降低，严重影响电池片效率。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种太阳能电池的制绒清洗方法，得到了尺寸小且分布均匀致密的金字塔绒面结构，所述金字塔绒面结构表面具有合适的深宽比、尺寸小且分布均匀的腐蚀坑。
4.本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种太阳能电池，其反射率低，少子寿命高，电池转换效率高。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池的制绒清洗方法，包括以下步骤：
6.去除太阳能电池板表面的污染物，得到第一太阳能电池板；
7.采用第一碱制绒液对所述第一太阳能电池板进行第一碱制绒处理，得到第二太阳能电池板；
8.采用第二碱制绒液对所述第二太阳能电池板进行第二碱制绒处理，得到第三太阳能电池板；
9.采用第一酸制绒液对所述第三太阳能电池板进行第一酸制绒处理，得到第四太阳能电池板；
10.采用第二酸制绒液对所述第四太阳能电池板进行第二酸制绒处理，得到第五太阳能电池板；
11.对所述第五太阳能电池板进行清洗、烘干，完成制绒。
12.优选地，所述第一碱制绒液包括第一制绒剂、碱性化合物和去离子水，所述碱性化合物为koh或/和naoh；
13.所述第一制绒剂、碱性化合物和去离子水的质量比为(0.5～1.5)：(0.5～10)：(90～110)；
14.所述第一碱制绒液的温度为60～85℃，所述第一碱制绒处理的处理时间为170～420s。
15.优选地，所述第一制绒剂，按照重量份计包括：木质素磺酸钠1～3份、酒石酸0.001～0.01份、硼酸0.005～0.01份和水90～110份。
16.优选地，所述第二碱制绒液包括第二制绒剂、碱性化合物和去离子水，所述碱性化合物为koh或/和naoh；
17.所述第二制绒剂、碱性化合物和去离子水的质量比为(0.5～1.5)：(0.5～10)：(90～110)；
18.所述第二碱制绒液的温度为60～85℃，所述第二碱制绒处理的处理时间为120～250s。
19.优选地，所述第二制绒剂，按照重量份计包括：十二烷基磺酸钠1～3份、碳酸钠0.5～2份、聚乙烯吡咯烷酮0.01～1份和水90～110份。
20.优选地，所述第一酸制绒液包括hf、hno3和去离子水；
21.所述hf、hno3和去离子水的体积比为(1～3)：(4～6)：(2～4)。
22.优选地，所述第一酸制绒液的温度为40～85℃，所述第一酸制绒处理的处理时间为40～90s。
23.优选地，所述第二酸制绒液包括hf、hno3和去离子水；
24.所述hf、hno3和去离子水的体积比为(1～2)：(6～8)：(2～4)。
25.优选地，所述第二酸制绒液的温度为40～85℃，所述第二酸制绒处理的处理时间为40～90s。
26.为解决上述问题，本发明还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池的制绒清洗方法采用上述制绒清洗工艺完成。
27.实施本发明，具有如下有益效果：
28.1、本发明通过第一碱制绒处理、第二碱制绒处理、第一酸制绒处理、第二酸制绒处理的协同作用，得到尺寸较小且大小分布均匀致密的金字塔绒面结构，所述金字塔绒面结构表面具有合适的深宽比、尺寸较小且分布均匀的腐蚀坑。这种绒面结构既有利于增强光陷阱效应，减少硅片反射率，同时还可以减少绒面结构的表面积，降低载流子的复合中心，提高少子寿命，最终制备出转化效率高的太阳能电池。
29.具体地，本发明中所述第一碱制绒处理后形成成核点致密、尺寸较小且大小分布均匀致密的金字塔绒面结构。所述第二碱制绒处理能够在所述第一碱制绒处理的基础上，快速生产金字塔结构，并且具有较强的脱氢功能，缩短制绒时间，最终得到的均匀整齐的金字塔绒面，外观颜色较深，而且表面没有花片、发白。所述第一酸制绒处理后在金字塔绒面结构表面形成面积较大同时深度较浅的腐蚀坑。所述第二酸制绒处理能够在所述第一酸制绒处理的基础上腐蚀出尺寸较小且较深的腐蚀孔。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
31.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池的制绒清洗方法，包括以下步骤：
32.s1、去除太阳能电池板表面的污染物，得到第一太阳能电池板；
33.优选地，将太阳能电池板放入第一碱洗槽，太阳能电池板浸泡在第一碱洗槽内的碱液中碱洗，去除硅片表面的污染物；然后再将太阳能电池板放入第一水槽，太阳能电池板
浸泡在第一水槽内的去离子水中清洗，清洗后得到第一太阳能电池板。
34.s2、采用第一碱制绒液对所述第一太阳能电池板进行第一碱制绒处理，得到第二太阳能电池板；
35.优选地，所述第一碱制绒液包括第一制绒剂、碱性化合物和去离子水，所述碱性化合物为koh或/和naoh。
36.需要说明的是，本发明第一碱制绒处理后得到的绒面结构为金字塔结构。在金字塔结构的制备过程中主要依靠单晶硅衬底在碱性溶液的刻蚀反应，如果溶液温度过高或碱性化合物的浓度过高将导致反应剧烈，金字塔结构的形貌和分布难以控制。优选地，所述第一制绒剂、碱性化合物和去离子水的质量比为(0.5～1.5)：(0.5～10)：(90～110)；所述第一碱制绒液的温度为60～85℃，所述第一碱制绒处理的处理时间为170～420s。
37.进一步地，为了更好地控制刻蚀反应，常常使用制绒添加剂进行辅助刻蚀，目前使用的制绒添加剂大多以含有异丙醇(ipa)的体系为主。但是使用ipa作为主要添加剂成分的制绒方法一般制绒时间较长，超过20min，而且ipa在高温下易挥发，在生产中需要不断补液以维持工艺稳定。
38.本发明自制的第一制绒剂辅助第一碱制绒处理，最终得到更多更均匀的金字塔结构的起核点。优选地，所述第一制绒剂，按照重量份计包括：木质素磺酸钠1～3份、酒石酸0.001～0.01份、硼酸0.005～0.01份和水90～110份。
39.具体地，所述第一制绒剂中的木质素磺酸钠对形成金字塔绒面结构具调控作用。木质素磺酸钠能有效地控制刻蚀速率，防止过大尺寸的金字塔结构产生。可以使成核点更加致密，有利于在第一碱制绒阶段形成尺寸较小且大小分布均匀致密的金字塔绒面结构。但是所述木质素磺酸钠加入量过多将导致刻蚀反应速度过慢，而且相邻金字塔之间具有较大的缝隙，这会使金字塔结构光捕获能力下降，反射率上升。更佳地，所述木质素磺酸钠为1～2份。
40.同时，所述第一制绒剂中的酒石酸和硼酸相互配合，进一步增加金字塔结构的成核起点，金字塔分布较均匀、密集，反射率较低。但是随着酒石酸和硼酸质量浓度的增加，金字塔结构会被抛光，反射率反而上升。更佳地，所述酒石酸0.001～0.005份、硼酸0.005～0.008份。
41.s3、采用第二碱制绒液对所述第二太阳能电池板进行第二碱制绒处理，得到第三太阳能电池板；
42.优选地，所述第二碱制绒液包括第二制绒剂、碱性化合物和去离子水，所述碱性化合物为koh或/和naoh。本发明第二碱制绒处理后得到的绒面结构为金字塔结构。在金字塔结构的制备过程中主要依靠单晶硅衬底在碱性溶液的刻蚀反应，如果溶液温度过高或碱性化合物的浓度过高将导致反应剧烈，金字塔结构的形貌和分布难以控制。更佳地，所述第二制绒剂、碱性化合物和去离子水的质量比为(0.5～1.5)：(0.5～10)：(90～110)；所述第二碱制绒液的温度为60～85℃，所述第二碱制绒处理的处理时间为120～250s。
43.需要说明的是，太阳能电池板与碱溶液反应会生成大量的氢气，溶液表面张力大，太阳能电池板表面会附着大量的氢气泡，这样使制绒工艺后表面产生大量白斑，影响电池外观及性能。
44.本发明自制的第二制绒剂具有较强的脱氢功能，有利于金字塔结构快速生长，缩
短制绒时间。优选地，所述第二制绒剂，按照重量份计包括：十二烷基磺酸钠1～3份、碳酸钠0.5～2份、聚乙烯吡咯烷酮0.01～1份和水90～110份。
45.具体地，所述第一制绒剂中的十二烷基磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮能够破坏气泡膜的弹性，释放泡内气体，从而实现较好的除氢效果。但是所述十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮浓度过高将导致溶液黏度显著增大，阻碍制绒速度。更佳地，所述十二烷基磺酸钠为1.5～2份、聚乙烯吡咯烷酮为0.02～0.05份。
46.综上，本发明中所述第一碱制绒处理后形成成核点致密、尺寸较小且大小分布均匀致密的金字塔绒面结构。所述第二碱制绒处理能够在所述第一碱制绒处理的基础上，快速生产金字塔结构，并且具有较强的脱氢功能，缩短制绒时间，最终得到的均匀整齐的金字塔绒面，外观颜色较深，而且表面没有花片、发白。
47.s4、采用第一酸制绒液对所述第三太阳能电池板进行第一酸制绒处理，得到第四太阳能电池板；
48.优选地，所述第一酸制绒液包括hf、hno3和去离子水；优选地，所述第一酸制绒液的温度为40～85℃，所述第一酸制绒处理的处理时间为40～90s。
49.需要说明的是，传统的酸腐蚀受太阳能电池板表面划痕的影响较大，如果太阳能电池板表面有划痕，传统酸腐蚀后绒面分布不均匀，主要凹坑会沿着划痕方向排布。
50.本发明所述第一酸制绒液采用也得的配方，能够缓解划痕对绒面的不利影响。优选地，所述第一酸制绒液中hf、hno3和去离子水的体积比为(1～3)：(4～6)：(2～4)。更佳地，所述第一酸制绒液中hf、hno3和去离子水的体积比为(2.5～3.5)：(4.5～5.5)：(2.5～3.5)。
51.相比于传统的酸腐蚀制绒体系和第二酸制绒液，所述第一酸制绒液大大提高了hf的体积比，不仅能够加快反应速率，打破划痕对绒面结构的影响；还能够得到面积较大同时深度较浅的腐蚀坑，从而最大程度上提高所述金字塔绒面结构表面的粗糙度。
52.s5、采用第二酸制绒液对所述第四太阳能电池板进行第二酸制绒处理，得到第五太阳能电池板；
53.优选地，所述第二酸制绒液包括hf、hno3和去离子水；所述第二酸制绒液的温度为40～85℃，所述第二酸制绒处理的处理时间为40～90s。
54.更佳地，所述hf、hno3和去离子水的体积比为(1～2)：(6～8)：(2～4)，最佳地，所述hf、hno3和去离子水的体积比为(1.2～1.8)：(6.5～7.5)：(2.5～3.5)。
55.相比于传统的酸腐蚀制绒体系和所述第一酸制绒液，所述第二酸制绒液明显提高了hno3的体积比，这不仅能够降低反应速率，避免破坏已经形成的金字塔绒面结构；而且还能够在第一酸制绒处理的基础上腐蚀出尺寸较小且较深的腐蚀孔，从而使得所述金字塔绒面结构表面得到具有合适的深宽比、尺寸较小且分布均匀的腐蚀坑。
56.综上，本发明中所述第一酸制绒处理后在金字塔绒面结构表面形成面积较大同时深度较浅的腐蚀坑。所述第二酸制绒处理能够在所述第一酸制绒处理的基础上腐蚀出尺寸较小且较深的腐蚀孔。最终在所述第二碱制绒处理得到的金字塔绒面结构表面具有合适的深宽比、尺寸较小且分布均匀的腐蚀坑，这种绒面结构既有利于增强光陷阱效应，减少硅片反射率，同时还可以减少绒面结构的表面积，降低载流子的复合中心，提高少子寿命，最终制备出转化效率高的太阳能电池。
57.s6、对所述第五太阳能电池板进行清洗、烘干，完成制绒。
58.为解决上述问题，本发明还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池的制绒清洗方法采用上述制绒清洗工艺完成。
59.下面以具体实施例进一步说明本发明：
60.实施例1
61.本实施例提供一种太阳能电池的制绒清洗方法：
62.s1、去除太阳能电池板表面的污染物，得到第一太阳能电池板。
63.s2、采用70℃的第一碱制绒液对所述第一太阳能电池板进行第一碱制绒处理300s，得到第二太阳能电池板；
64.所述第一碱制绒液包括第一制绒剂、koh和去离子水，所述第一制绒剂、koh和去离子水的质量比为0.7：7：100；
65.所述第一制绒剂按照重量份计包括：木质素磺酸钠2份、酒石酸0.002份、硼酸0.003份和水100份。
66.s3、采用70℃的第二碱制绒液对所述第二太阳能电池板进行第二碱制绒处理180s，得到第三太阳能电池板；
67.所述第二碱制绒液包括第二制绒剂、koh和去离子水，所述第二制绒剂、koh和去离子水的质量比为0.7：7：100；
68.所述第二制绒剂按照重量份计包括：十二烷基磺酸钠2份、碳酸钠0.9份、聚乙烯吡咯烷酮0.05份和水100份。
69.s4、采用70℃第一酸制绒液对所述第三太阳能电池板进行第一酸制绒处理40s，得到第四太阳能电池板；
70.所述第一酸制绒液包括hf、hno3和去离子水，所述hf、hno3和去离子水的体积比为3：4：3。
71.s5、采用70℃第二酸制绒液对所述第四太阳能电池板进行第二酸制绒处理40s，得到第五太阳能电池板；
72.所述第一酸制绒液包括hf、hno3和去离子水，所述hf、hno3和去离子水的体积比为1：7：3。
73.s6、对所述第五太阳能电池板进行清洗、烘干，完成制绒。
74.实施例2
75.本实施例提供一种太阳能电池的制绒清洗方法：
76.s1、去除太阳能电池板表面的污染物，得到第一太阳能电池板。
77.s2、采用70℃的第一碱制绒液对所述第一太阳能电池板进行第一碱制绒处理300s，得到第二太阳能电池板；
78.所述第一碱制绒液包括第一制绒剂、koh和去离子水，所述第一制绒剂、koh和去离子水的质量比为0.7：7：100；
79.所述第一制绒剂按照重量份计包括：木质素磺酸钠3份、酒石酸0.005份、硼酸0.001份和水100份。
80.s3、采用70℃的第二碱制绒液对所述第二太阳能电池板进行第二碱制绒处理180s，得到第三太阳能电池板；
81.所述第二碱制绒液包括第二制绒剂、koh和去离子水，所述第二制绒剂、koh和去离子水的质量比为0.7：7：100；
82.所述第二制绒剂按照重量份计包括：十二烷基磺酸钠3份、碳酸钠0.15份、聚乙烯吡咯烷酮0.1份和水100份。
83.s4、采用70℃第一酸制绒液对所述第三太阳能电池板进行第一酸制绒处理40s，得到第四太阳能电池板；
84.所述第一酸制绒液包括hf、hno3和去离子水，所述hf、hno3和去离子水的体积比为3：5：4。
85.s5、采用70℃第二酸制绒液对所述第四太阳能电池板进行第二酸制绒处理40s，得到第五太阳能电池板；
86.所述第一酸制绒液包括hf、hno3和去离子水，所述hf、hno3和去离子水的体积比为1：8：4。
87.s6、对所述第五太阳能电池板进行清洗、烘干，完成制绒。
88.实施例3
89.本实施例提供一种太阳能电池的制绒清洗方法：
90.s1、去除太阳能电池板表面的污染物，得到第一太阳能电池板。
91.s2、采用70℃的第一碱制绒液对所述第一太阳能电池板进行第一碱制绒处理300s，得到第二太阳能电池板；
92.所述第一碱制绒液包括第一制绒剂、koh和去离子水，所述第一制绒剂、koh和去离子水的质量比为0.7：7：100；
93.所述第一制绒剂按照重量份计包括：木质素磺酸钠1份、酒石酸0.001份、硼酸0.005份和水100份。
94.s3、采用70℃的第二碱制绒液对所述第二太阳能电池板进行第二碱制绒处理180s，得到第三太阳能电池板；
95.所述第二碱制绒液包括第二制绒剂、koh和去离子水，所述第二制绒剂、koh和去离子水的质量比为0.7：7：100；
96.所述第二制绒剂按照重量份计包括：十二烷基磺酸钠1份、碳酸钠2份、聚乙烯吡咯烷酮1份和水100份。
97.s4、采用70℃第一酸制绒液对所述第三太阳能电池板进行第一酸制绒处理40s，得到第四太阳能电池板；
98.所述第一酸制绒液包括hf、hno3和去离子水，所述hf、hno3和去离子水的体积比为2：4：2。
99.s5、采用70℃第二酸制绒液对所述第四太阳能电池板进行第二酸制绒处理40s，得到第五太阳能电池板；
100.所述第一酸制绒液包括hf、hno3和去离子水，所述hf、hno3和去离子水的体积比为2：6：2。
101.s6、对所述第五太阳能电池板进行清洗、烘干，完成制绒。
102.对比例1
103.提供一种太阳能电池的制绒清洗方法，与实施例1不同之处在于没有步骤s2，其它
与实施例1相同。
104.对比例2
105.提供一种太阳能电池的制绒清洗方法，与实施例1不同之处在于没有步骤s3，其它与实施例1相同。
106.对比例3
107.提供一种太阳能电池的制绒清洗方法，与实施例1不同之处在于没有步骤s4，其它与实施例1相同。
108.对比例4
109.提供一种太阳能电池的制绒清洗方法，与实施例1不同之处在于没有步骤s5，其它与实施例1相同。
110.对比例5
111.提供一种太阳能电池的制绒清洗方法，与实施例1不同之处在于：所述第一制绒剂和所述第二制绒剂均为异丙醇，其余与实施例1相同。
112.将实施例1-3和对比例1～5的得到的太阳能电池进行测试，测试结果如表1所示。
113.表1为实施例1-3和对比例1～5的得到的太阳能电池的性能测试结果
[0114][0115][0116]
综上所述，本发明通过第一碱制绒处理、第二碱制绒处理、第一酸制绒处理、第二酸制绒处理的协同作用，得到尺寸较小且大小分布均匀致密的金字塔绒面结构，所述金字塔绒面结构表面具有合适的深宽比、尺寸较小且分布均匀的腐蚀坑。这种绒面结构既有利于增强光陷阱效应，减少硅片反射率，同时还可以减少绒面结构的表面积，降低载流子的复合中心，提高少子寿命，最终制备出转化效率高的太阳能电池。
[0117]
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。