專利名稱：采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨領(lǐng)域，特別涉及一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法。
背景技術(shù)：
目前，大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的核心在于提升太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本。帶有本征薄層的非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池，即HIT太陽(yáng)電池，可以用200°C以下的低溫非晶硅沉積技術(shù)來(lái)替取代傳統(tǒng)晶硅電池生產(chǎn)工藝中的高溫過(guò)程，因而有望成為單晶硅電池的廉價(jià)替代物，在實(shí)現(xiàn)低價(jià)高效太陽(yáng)電池方面具有非常重要的應(yīng)用前景。目前，日本的三洋電機(jī)公司在2011年研發(fā)的HIT太陽(yáng)電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)23.0% 的轉(zhuǎn)換效率，而世界上其他研究組均無(wú)法達(dá)到20%以上。因此，為了能研發(fā)出轉(zhuǎn)換效率超過(guò) 20%的高效HIT電池，改進(jìn)太陽(yáng)電池制造技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，具有十分重要的意義。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有HIT太陽(yáng)電池制造工藝研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，HIT太陽(yáng)電池中非晶硅薄層的均勻性和薄膜質(zhì)量，是影響太陽(yáng)電池效率的關(guān)鍵因素。但是由于非晶硅薄層的厚度僅有5-15 納米，因此非晶硅薄膜的沉積受到硅片表面形貌的嚴(yán)重影響。目前的HIT太陽(yáng)電池制造工藝中，為了獲得硅片表面較好的減反效果，往往利用硅本身晶面腐蝕速度的不同做成表面為(111)晶面的四面方錐體結(jié)構(gòu)，即金字塔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)因其尖峰銳利，易于在非晶硅沉積過(guò)程中引起等離子體放電等不利因素，使得非晶硅薄膜沉積很不均勻，造成薄膜質(zhì)量較差和低電池轉(zhuǎn)換效率。目前日本的三洋電機(jī)公司和夏普公司已經(jīng)開(kāi)始對(duì)清洗制絨工藝進(jìn)行優(yōu)化，以期改進(jìn)薄膜均勻性，提高HIT太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是由于等離子體尖端放電等不利因素導(dǎo)致的非晶硅薄膜沉積不均勻，提供一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，該方法同時(shí)適用于大面積太陽(yáng)電池生產(chǎn)，這為大規(guī)模生產(chǎn)高效HIT電池提供了重要參考，在光伏制造領(lǐng)域有著巨大意義。本發(fā)明的一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，包括(I)將硅片放入體積比為I :1:5-1:1: 10的氨水、雙氧水和去離子水中，在 45-85°C下清洗1-10分鐘后取出，完成硅片的初步清洗，之后常溫下去離子水洗；(2)將上述初步清洗的硅片浸入體積比為I : 2-1 10的氫氧化鉀溶液和去離子水中，在45-85°C下腐蝕20-120秒后取出，去除鋸齒毛邊，之后常溫下去離子水洗；(3)將上述去鋸齒后的硅片浸入體積比為3 :3:1:5-3:3:1: 10的堿性溶液、二甲基丙醇、添加劑和去離子水中，在45-85°C下腐蝕1-5分鐘后取出，蝕刻出四面方錐體結(jié)構(gòu)(表面為(1、1、1)晶面)制絨，結(jié)構(gòu)高度為5-12微米，之后常溫下去離子水洗；(4)將上述制絨后的硅片再次經(jīng)步驟⑴完成清洗，放入體積比為 1:2:3-1:2: 4的氫氟酸、硝酸或鹽酸和去離子水中，在5-30°C下腐蝕5-30秒后取出，使得絨面光滑圓整，之后常溫下去離子水洗；(5)將上述絨面光滑圓整后的硅片用體積比為I :1:5-1:1: 10的鹽酸、雙氧水和去離子水進(jìn)行酸洗，在45-85°C下清洗30-150秒后取出，之后常溫下去離子水洗；(6)將上述經(jīng)酸洗的硅片放入體積比為I : 1-1 9的氫氟酸和去離子水中，在 15-35°C下腐蝕10-50秒后取出，去除硅片表面氧化層，之后常溫下去離子水洗；(7)最后將上述硅片從水中以1-5毫米/秒的速度提拉，于50-100°C烘干。所述步驟(I)中的氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-30%，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-40%。所述步驟(2)中的氫氧化鉀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-50%。所述步驟(3)中的堿性溶液為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-50%。所述步驟(3)中的添加劑為摻雙氧水的醇類添加劑。所述步驟⑷中的氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-60%，硝酸或鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10-60%。所述步驟(5)中的鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-35%，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-35%。所述步驟(6)中的氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50%。有益效果本發(fā)明通過(guò)在表面金字塔化學(xué)制絨步驟和最終清洗步驟之間加入RSS絨面光滑圓整，將硅片表面尖銳金字塔結(jié)構(gòu)刻蝕成圓整光滑絨面，以此解決了由于等離子體尖端放電等不利因素導(dǎo)致的非晶硅薄膜沉積不均勻，致使非晶硅成膜質(zhì)量大大上升，解決了 HIT 太陽(yáng)電池制造工藝上的一大難題。該技術(shù)方法同時(shí)適用于大面積太陽(yáng)電池生產(chǎn)，這為大規(guī)模生產(chǎn)高效HIT電池提供了重要參考，在光伏制造領(lǐng)域有著巨大意義。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例I以η型硅為襯底的HIT太陽(yáng)電池為例，其具體結(jié)構(gòu)為TCO/p-a-Si H/i-a-Si H/ c-Si/n+-a-Si H/A1BSF，其中硅片厚度為250微米，本征氫化非晶硅薄膜i-a-Si : H和p 型氫化非晶硅薄膜p-a-Si H的厚度分別約為5納米和15納米。具體實(shí)施步驟如下，百分?jǐn)?shù)皆為質(zhì)量分?jǐn)?shù)(I)將硅片放入體積比為I : I : 5的10%氨水、10%雙氧水和去離子水中，在 45°C下清洗2分鐘后取出，完成硅片的初步清洗，之后常溫下去離子水洗5秒；(2)將上述初步清洗的硅片浸入體積比為I : 2的20%氫氧化鉀溶液和去離子水中，在45°C下腐蝕20秒后取出，去除鋸齒毛邊，之后常溫下去離子水洗10秒；(3)將上述去鋸齒后的硅片浸入體積比為3 3 I 5的20%氫氧化鉀溶液、 二甲基丙醇、添加劑(摻雙氧水的醇類添加劑)和去離子水中，在45°C下腐蝕I分鐘后取出，蝕刻出四面方錐體結(jié)構(gòu)(表面為(1、1、1)晶面)制絨，結(jié)構(gòu)高度為5微米，之后常溫下去離子水洗30秒；
(4)將上述制絨后的硅片再次經(jīng)步驟⑴完成清洗，放入體積比為I : 2 : 3的 10%氫氟酸、10%硝酸和去離子水中，在5°C下腐蝕5秒后取出，使得絨面光滑圓整，之后常溫下去離子水洗20秒；(5)將上述絨面光滑圓整后的硅片用體積比為I : I : 5的15%鹽酸、15%雙氧水和去離子水進(jìn)行酸洗，在85°C下清洗30秒后取出，洗去殘留堿液并進(jìn)一步光滑硅片表面， 之后常溫下去離子水洗5秒；(6)將上述經(jīng)酸洗的硅片放入體積比為I : I的10%氫氟酸和去離子水中，在 35°C下腐蝕20秒后取出，去除剛才步驟中硅片表面因接觸空氣產(chǎn)生的氧化層，之后常溫下去離子水洗30秒；(7)最后將上述硅片從水中以I毫米/秒的速度提拉，以此保證去除水痕，并在潔凈烘干室中于50°C烘干。通過(guò)精確優(yōu)化的合適的清洗制絨步驟，可以使得硅片表面態(tài)缺陷密度進(jìn)一步的下降。加入了 RSS絨面光滑圓整技術(shù)，去除非晶硅薄膜沉積中等離子體尖端放電等不利影響， 一定程度上提升了非晶硅薄膜的均勻性，從而改進(jìn)了 HIT太陽(yáng)電池工藝，使得轉(zhuǎn)換效率可以進(jìn)一步提升到20%以上。實(shí)施例2以η型硅為襯底的HIT太陽(yáng)電池為例，其具體結(jié)構(gòu)為TCO/p-a-Si :H/i-a_Si :Η/ c-Si/n+-a-Si:H/AlBSF，其中硅片厚度為250微米，本征氫化非晶硅薄膜i-a_Si:H和p型氫化非晶硅薄膜p-a-Si :H的厚度分別約為5納米和15納米。具體實(shí)施步驟如下，百分?jǐn)?shù)皆為質(zhì)量分?jǐn)?shù)(I)將硅片放入體積比為I : I : 10的30%氨水、40%雙氧水和去離子水中，在 65°C下清洗8分鐘后取出，完成硅片的初步清洗，之后常溫下去離子水洗20秒；(2)將上述初步清洗的硅片浸入體積比為I : 10的50%氫氧化鉀溶液和去離子水中，在85°C下腐蝕120秒后取出，去除鋸齒毛邊，之后常溫下去離子水洗20秒；(3)將上述去鋸齒后的硅片浸入體積比為3 3 I 10的50%氫氧化鈉溶液、 二甲基丙醇、添加劑(摻雙氧水的醇類添加劑)和去離子水中，在85°C下腐蝕5分鐘后取出，蝕刻出四面方錐體結(jié)構(gòu)(表面為(1、1、1)晶面)制絨，結(jié)構(gòu)高度為12微米，之后常溫下去離子水洗5秒；(4)將上述制絨后的硅片再次經(jīng)步驟⑴完成清洗，放入體積比為I : 2 : 4的 60%氫氟酸、60%硝酸或鹽酸和去離子水中，在30°C下腐蝕30秒后取出，使得絨面光滑圓整，之后常溫下去離子水洗30秒；(5)將上述絨面光滑圓整后的硅片用體積比為I : I : 10的35%鹽酸、35%雙氧水和去離子水進(jìn)行酸洗，在75°C下清洗150秒后取出，洗去殘留堿液并進(jìn)一步光滑硅片表面，之后常溫下去離子水洗30秒；(6)將上述經(jīng)酸洗的硅片放入體積比為I : 9的50%氫氟酸和去離子水中，在 35°C下腐蝕10秒后取出，去除剛才步驟中硅片表面因接觸空氣產(chǎn)生的氧化層，之后常溫下去離子水洗5秒；(7)最后將上述硅片從水中以5毫米/秒的速度提拉，以此保證去除水痕，并在潔凈烘干室中于100°C烘干。
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通過(guò)精確優(yōu)化的合適的清洗制絨步驟，可以使得硅片表面態(tài)缺陷密度進(jìn)一步的下降。加入了 RSS絨面光滑圓整技術(shù)，去除非晶硅薄膜沉積中等離子體尖端放電等不利影響， 一定程度上提升了非晶硅薄膜的均勻性，從而改進(jìn)了 HIT太陽(yáng)電池工藝，使得轉(zhuǎn)換效率可以進(jìn)一步提升到20%以上。
權(quán)利要求
1.一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，包括(1)將硅片放入體積比為I:1:5-1:1: 10的氨水、雙氧水和去離子水中，在 45-85°C下清洗1-10分鐘后取出，完成硅片的初步清洗，之后常溫下去離子水洗；(2)將上述初步清洗的硅片浸入體積比為I: 2-1 10的氫氧化鉀溶液和去離子水中，在45-85°C下腐蝕20-120秒后取出，去除鋸齒毛邊，之后常溫下去離子水洗；(3)將上述去鋸齒后的硅片浸入體積比為3:3:1:5-3:3:1: 10的堿性溶液、二甲基丙醇、添加劑和去離子水中，在45-85°C下腐蝕1-5分鐘后取出，蝕刻出四面方錐體結(jié)構(gòu)制絨，結(jié)構(gòu)高度為5-12微米，之后常溫下去離子水洗；(4)將上述制絨后的硅片再次經(jīng)步驟(I)完成清洗，放入體積比為I:2:3-1:2:4 的氫氟酸、硝酸或鹽酸和去離子水中，在5-30°C下腐蝕5-30秒后取出，使得絨面光滑圓整， 之后常溫下去離子水洗；(5)將上述絨面光滑圓整后的硅片用體積比為I:1:5-1:1: 10的鹽酸、雙氧水和去離子水進(jìn)行酸洗，在45-85°C下清洗30-150秒后取出，之后常溫下去離子水洗；(6)將上述經(jīng)酸洗的硅片放入體積比為I: 1-1 9的氫氟酸和去離子水中，在 15-35°C下腐蝕10-50秒后取出，去除硅片表面氧化層，之后常溫下去離子水洗；(7)最后將上述硅片從水中以1-5毫米/秒的速度提拉，于50-100°C烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，其特征在于所述步驟(I)中的氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-30%，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10-40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，其特征在于所述步驟(2)中的氫氧化鉀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，其特征在于所述步驟(3)中的堿性溶液為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20-50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，其特征在于所述步驟(3)中的添加劑為摻雙氧水的醇類添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，其特征在于所述步驟(4)中的氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-60%，硝酸或鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10-60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，其特征在于所述步驟(5)中的鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-35%，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15-35%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，其特征在于所述步驟￠)中的氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用絨面光滑圓整技術(shù)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池清洗制絨方法，包括首先通過(guò)對(duì)高質(zhì)量硅片在堿性環(huán)境下預(yù)清洗，經(jīng)堿性腐蝕去鋸齒后，進(jìn)行表面金字塔結(jié)構(gòu)化學(xué)制絨，再二次清洗之后使用RSS技術(shù)做絨面結(jié)構(gòu)光滑圓整，之后在酸性環(huán)境下清洗，最后去氧化層腐蝕之后烘干干燥。本發(fā)明解決了由于等離子體尖端放電等不利因素導(dǎo)致的非晶硅薄膜沉積不均勻的問(wèn)題，同時(shí)適用于大面積太陽(yáng)電池生產(chǎn)，這為大規(guī)模生產(chǎn)高效HIT電池提供了重要參考，在光伏制造領(lǐng)域有著巨大意義。
文檔編號(hào)C23F1/24GK102593268SQ20121004284
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者華夏, 彭德香, 彭錚, 李媛媛, 李正平, 沈文忠, 溫超, 王巍 申請(qǐng)人:上海中智光纖通訊有限公司