预处理硅片湿法制绒的方法技术

一种预处理硅片湿法制绒的方法，包括以下步骤：（1）制备亲水性溶液：将亲水性表面活性剂加入到溶剂中，形成互溶的亲水性溶液；（2）预处理硅片：用步骤（1）制备的亲水性溶液均匀地涂覆在待处理硅片的待制绒面上；（3）制绒：将经步骤（2）预处理的硅片进行湿法化学腐蚀，制得绒面。对经步骤（4）处理后的硅片绒面进行全系太阳光谱的反射率测量，所述硅片绒面反射率比现有技术制的绒面反射率低2%左右。采用本发明专利技术，能使硅的腐蚀速率均匀，便于形成陷光结构，从而制得太阳光反射率低于20%的理想绒面，提高光的吸收率，提高光伏电池的转换效率；同时由于腐蚀的均匀可控性，后续电池制作中的色差片的比例也大幅降低。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，包括以下步骤：（1）制备亲水性溶液：将亲水性表面活性剂加入到溶剂中，形成互溶的亲水性溶液；（2）预处理硅片：用步骤（1）制备的亲水性溶液均匀地涂覆在待处理硅片的待制绒面上；（3）制绒：将经步骤（2）预处理的硅片进行湿法化学腐蚀，制得绒面。对经步骤（4）处理后的硅片绒面进行全系太阳光谱的反射率测量，所述硅片绒面反射率比现有技术制的绒面反射率低2%左右。采用本专利技术，能使硅的腐蚀速率均匀，便于形成陷光结构，从而制得太阳光反射率低于20%的理想绒面，提高光的吸收率，提高光伏电池的转换效率；同时由于腐蚀的均匀可控性，后续电池制作中的色差片的比例也大幅降低。【专利说明】
本专利技术涉及一种硅片制绒的方法，尤其涉及一种。
技术介绍
随着全球经济的快速发展，各行各业对能源的需求日益增多，目前人类所利用能源的绝大多数来源于所谓的矿物燃料，主要有:煤、石油、天然气等，其燃烧都会在空气中释放大量有害气体，如硫氮化合物等，有害气体排放在大气中，使得人类赖以生存的大气环境污染，环境污染对人类的危害越来越严重。我国日益普遍的雾霾天气，就是人们对环境的污染造成的，因此，现在人类保护绿色环境的意识越来越强烈了。因此，减少污染，发展可再生能源已经成为各个国家能源产业的主要方向。太阳通过辐射产生大量的能量传播到地球，它不像化石能源燃烧那样产生有害气体;面对世界能源的急剧匮乏，太阳能越来越受到人们的关注，十三五规划中，我国政府将大力支持光伏产业的发展，规划太阳能等绿色能源将占到能源总需求的20%以上;如何合理有效的实现光伏发电成为可持续发展战略重大组成部分。目前，光伏电池发展的种类已很多，有晶硅电池、薄膜太阳能电池、聚合物太阳能电池、钙钛矿太阳能电池，其中晶硅太阳能电池发展最成熟。晶硅太阳能电池是把太阳光能直接转化为电能的装置，其晶体硅的折射率为3.42，照射在娃基体上的太阳光很大一部分被反射掉，娃电池对太阳光的利用率不高，从而使电池的转化效率降低;人们对电池的表面形貌进一步处理，常用的方法是在电池形成前，在硅片表面形成粗糙的绒面结构，绒面结构可以减少电池表面光的反射从而增加光吸收，太阳能电池的转化效率会有所提高。太阳能电池的减反射膜不仅要有低的减反射率，而且还要具有良好的物理化学性能，以满足后续的工艺要求。在太阳能电池制备中，现有的制绒技术主要有机械刻槽、激光刻蚀、反应离子刻蚀、各向同性的酸腐蚀体系和各向异性的碱腐蚀体系，通常工业上使用碱或者酸化学腐蚀的方法对硅片表面形貌进行修饰，使硅片表面形成凹凸不平的绒面陷光结构。其中多晶硅片在晶硅电池领域中占据了80%以上市场份额，是市场的主流。酸腐蚀制绒体系主要用于多晶电池的制绒中，一般由无机酸、氧化剂、溶剂组成，酸腐蚀系统的优点是过程简单、工艺时间短、材料耗量少、成本低廉，因此多晶硅酸腐蚀制绒被太阳能行业广泛应用。目前广泛应用的是以HF/HN03/H20为基础的酸腐蚀溶液体系，通过腐蚀的硅片一般减重3%左右，同时伴随产生一定量的黄褐色含氮有毒烟雾，且硅在酸腐蚀反应体系中的反应非常复杂，难以控制，由于制绒过程中反应的硅片表面不均匀性，也很容易在后续的PECVD过程中形成色差，反射率的降低程度有限，太阳光的反射率一直在20%以上。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种与湿法腐蚀制绒兼容，腐蚀速率均匀，便于形成良好陷光结构的;应用该方法可以制得太阳光反射率低于20%的绒面，从而提高光的吸收效率，提高光伏电池的光电转换效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种，包括以下步骤: (1)制备亲水性溶液:将亲水性表面活性剂加入到溶剂中，进行分散，形成互溶的亲水性溶液，所述亲水性溶液中亲水性表面活性剂的浓度范围为0.00001-lml/ml (优选0.0001-0.0lml/ml)，所述溶剂为水或酒精； (2)预处理硅片:用步骤(I)制备的亲水性溶液均匀地涂覆在待处理硅片的待制绒面上，所述亲水性溶液的用量范围是0.05-5ml/片；以此提高该表面的浸润性;若溶液在硅片表面流淌，即为表现出良好的亲水性； (3)制绒:将经步骤(2)预处理后的硅片在湿润状态下进行湿法化学腐蚀，所述化学腐蚀采用富硝酸体系腐蚀溶液对所述硅片进行腐蚀得绒面，所述腐蚀溶液的成分按摩尔配比为H20:HF:HN03=(2-3):1: (3-3.5)，腐蚀反应的温度为8-10°C，腐蚀反应的时间为60-90秒。进一步，步骤(I)中，所述亲水性表面活性剂为醚类或酯类或者醇类表面活性剂，在酸性环境下具有很好的稳定性。进一步，步骤(I)中，所述亲水性表面活性剂为Dow公司生产的FC90表面活性剂。进一步，步骤(2)中，所述涂覆的方式为喷淋、涂刷、浸渍中的一种，并且预处理设备安装在制绒设备的前端，实现与制绒设备无缝对接。进一步，所述娃片为多晶娃片。所述步骤(2)预处理硅片的目的在于提高硅片待腐蚀面的亲水性。由于所述亲水性表面活性剂均为水溶性，所以很容易被去除，对完成制绒后的硅片进行喷淋水洗及烘干处理即可;对本专利技术制得的硅片绒面进行全系太阳光谱的反射率测量，所述硅片绒面反射率^ 20%ο所述预处理后的硅片表面的浸润性好，水溶性的酸腐蚀液与硅片表面充分接触，形成相对均匀的氧化还原制绒反应，并且反应产生的气体相对容易脱离，从而制得理想的绒面。将本专利技术方法制备的硅片完成后续扩散、镀膜等电池片工艺，并且检测电池效率，电池绝对效率约有0.05-0.1%左右的提升，主要表现在短路电流的提升，这个主要是入射光吸收增强的原因。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点: (1)本专利技术通过对待制绒的硅片进行亲水性预处理，改变了硅片表面的浸润性，使得后续酸制绒过程中，硅的腐蚀速率均匀，从而可以制得太阳光反射率低于20%的理想绒面，增加了光的吸收，进而能够提高光伏电池的光电转换效率； (2)本专利技术操作简单，通过增加一个硅片表面亲水性溶液涂覆装置，与现有技术的湿法链式制绒工艺兼容;生产成本较低，容易实现工业化生产。【附图说明】图1是本专利技术实施例1制备的硅片绒面的扫描电镜图。图2是现有方法制备的硅片绒面的扫描电镜图。【具体实施方式】以下结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1 本实施例之，该方法包括以下步骤: (1)制备亲水性溶液:将亲水性表面活性剂FC90(Dow公司生产的)加入到高纯水中，进行分散，形成互溶的亲水性溶液，所述亲水性溶液中亲水性表面活性剂的浓度范围为0.00001ml/ml； (2)预处理硅片:用步骤(I)制备的亲水性溶液均匀地喷淋在待处理多晶硅片的待制绒面上，以提高该表面的浸润性;所述溶液在硅片表面流淌，表现出了良好的亲水性;所述亲水性溶液的用量为5ml/片;且预处理设备安装在制绒设备的前端，实现与制绒设备无缝对接； (3)制绒:将经步骤(2)预处理后的多晶硅片在湿润状态下进行湿法化学腐蚀，所述化学腐蚀采用富硝酸体系腐蚀溶液对所述硅片进行腐蚀得绒面(绒面的扫描电镜如图1所示，绒面细小且均匀)，所述腐蚀溶液的成分按摩尔配比为H2O = HF:ΗΝθ3=2:1:3，腐蚀反应的温度为8V，腐蚀反应的时间为60秒。对本实施例制得的多晶硅片绒面进行D8全系太阳光谱的反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预处理硅片湿法制绒的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备亲水性溶液：将亲水性表面活性剂加入到溶剂中，进行分散，形成互溶的亲水性溶液，所述亲水性溶液中亲水性表面活性剂的浓度范围为0.00001‑1ml/ml，所述溶剂为水或酒精；（2）预处理硅片：用步骤（1）制备的亲水性溶液均匀地涂覆在待处理硅片的待制绒面上，所述亲水性溶液的用量范围是0.05‑5ml/片；（3）制绒：将经步骤（2）预处理后的硅片在湿润状态下进行湿法化学腐蚀，所述化学腐蚀采用富硝酸体系腐蚀溶液对所述硅片进行腐蚀，得绒面，所述腐蚀溶液的成分按摩尔配比为H2O:HF:HNO3=（2‑3）:1:（3‑3.5），腐蚀反应的温度为8‑10℃，腐蚀反应的时间为60‑90秒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕铁铮，
申请(专利权)人：吕铁铮，
类型：发明
国别省市：湖南;43