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CN104465863A - 一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法 - Google Patents

一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法 Download PDF

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CN104465863A CN201410368394.6A CN201410368394A CN104465863A CN 104465863 A CN104465863 A CN 104465863A CN 201410368394 A CN201410368394 A CN 201410368394A CN 104465863 A CN104465863 A CN 104465863A
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杨晓琴
陈园
王鹏
柳杉
殷建安
梅超
张宇
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SRPV HIGH-TECH CO LTD
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Abstract

本发明公开了一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法。通过化学预处理工艺，在多晶硅片表面生成1nm-30nm的SiO2层，改善制绒工序硅片绒面的均匀性以及表面清洁度，此方法可显著提高太阳能电池的光电转换效率。

Description

一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法
技术领域
本发明涉及一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便
利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。太阳能电池，也称光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。因此，深入研究和利用太阳能电池，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。
制绒是生产太阳能电池的第一道工序，制绒又称“表面织构化”处理。对于多晶硅来说，制绒是利用酸对多晶硅表面的各向同性腐蚀，在硅表面形成无数的蠕虫状绒面。其目的是为了去除硅片表面的机械损伤层，同时在硅片表面制备一个反射率约为20%的织构表面，以增加对光的吸收，提高太阳能电池的短路电流及光电转换效率。
制绒作为太阳能电池制作的重要环节，其绒面的均匀性和表面清洁度对电池片效率有着重要影响，因此如何进一步提高硅片绒面均匀性及表面清洁度显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，通过化学预处理的方法先在硅片表面生成1nm-30nm的SiO2层，从而改善后续制绒工序硅片绒面的均匀性以及表面清洁度，从而提高太阳能电池片的光电转换效率。
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10-50℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，其中清洗液为HNO3与H2O 的混合清洗液，HNO3与H2O 的体积比为1 ：1-6，HNO3的质量浓度为69-71%。
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10-50℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，其中清洗液为H2O2与H2O的混合清洗液，H2O2与H2O 的体积比为1 ：1-8， H2O2的质量浓度为30-32%。
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10-55℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，其中清洗液为H2SO4 ,H2O2与H2O的混合清洗液，H2SO4 ,H2O2与H2O体积比为1-5 ：1-5：1-8 ，H2SO4的质量浓度为95-98%，H2O2的质量浓度为30-32%。
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10-55℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，其中清洗液为HCL,H2O2与H2O的混合清洗液，HCl,H2O2与H2O体积比为1-6 ：1-5：1-7 ，HCl的质量浓度为36-38% ，H2O2的质量浓度为30-32%。
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10-50℃温度条件下先把多晶硅片置于清洗液1中浸泡5-20min，再用纯水进行浸泡10-60min，清洗液1为HF与H2O的混合清洗液，HF与H2O的体积比为1 ：5-15；进而再将多晶硅片置于清洗液2中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，清洗液2为H2SiF6与H2O的混合清洗液，H2SiF6与H2O 的体积比为1 ：1-7 。HF的质量浓度为48-50%，H2SiF6的质量浓度为30-32%。
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，把多晶硅片置于光化臭氧产生器中，氧气流量10-30L/min，N2流量10-35L/min，吹扫时间0.2-2min。
光化臭氧产生器厂家为翔飛科技有限公司SFK-1。
本发明的优点在于：采用化学预处理的方法对多晶硅片进行预处理，有效的提高了硅片的绒面均匀性和表面洁净度，从而进一步提高了电池片的光电转换效率。
具体实施方式
实施例1
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10min，再用纯水进行清洗2min；其中清洗液为HNO3与H2O 的混合清洗液，HNO3与H2O 的体积比为1 ：1，HNO3的质量浓度为69%。
实施例2
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在30℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡35min，再用纯水进行清洗3min；其中清洗液为HNO3与H2O 的混合清洗液，HNO3与H2O 的体积比为1 ：3，HNO3的质量浓度为70%。
实施例3
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在50℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡60min，再用纯水进行清洗5min；其中清洗液为HNO3与H2O 的混合清洗液，HNO3与H2O 的体积比为1 ：6，HNO3的质量浓度为71%。
实施例4
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10min，再用纯水进行清洗2min，其中清洗液为H2O2与H2O的混合清洗液，H2O2与H2O 的体积比为1 ：1，H2O2的质量浓度为30%。
实施例5
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在30℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡30min，再用纯水进行清洗4min，其中清洗液为H2O2与H2O的混合清洗液，H2O2与H2O 的体积比为1 ：4， H2O2的质量浓度为31%。
实施例6
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在50℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡60min，再用纯水进行清洗5min，其中清洗液为H2O2与H2O的混合清洗液，H2O2与H2O 的体积比为1 ：8， H2O2的质量浓度为32%。
实施例7
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10min，再用纯水进行清洗2min，其中清洗液为H2SO4 ,H2O2与H2O的混合清洗液，H2SO4 ,H2O2与H2O体积比为1：1：1，H2SO4的质量浓度为95%，H2O2的质量浓度为30%。
实施例8
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在30℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡35min，再用纯水进行清洗3min，其中清洗液为H2SO4 ,H2O2与H2O的混合清洗液，H2SO4 ,H2O2与H2O体积比为3 ：3：4，H2SO4的质量浓度为96%，H2O2的质量浓度为31%。
实施例9
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在55℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡60min，再用纯水进行清洗5min，其中清洗液为H2SO4 ,H2O2与H2O的混合清洗液，H2SO4 ,H2O2与H2O体积比为5 ：5：8 ，H2SO4的质量浓度为98%，H2O2的质量浓度为32%。
实施例10
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10min，再用纯水进行清洗2min，其中清洗液为HCL,H2O2与H2O的混合清洗液，HCl,H2O2与H2O体积比为1 ：1：1，HCl的质量浓度为36% ，H2O2的质量浓度为30%。
实施例11
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在30℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡35min，再用纯水进行清洗4min，其中清洗液为HCL,H2O2与H2O的混合清洗液，HCl,H2O2与H2O体积比为3 ：3：4 ，HCl的质量浓度为37% ，H2O2的质量浓度为31%。
实施例12
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在55℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡60min，再用纯水进行清洗5min，其中清洗液为HCL,H2O2与H2O的混合清洗液，HCl,H2O2与H2O体积比为6：5：7 ，HCl的质量浓度为38% ，H2O2的质量浓度为32%。
实施例13
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在10℃温度条件下先把多晶硅片置于清洗液1中浸泡5min，再用纯水进行浸泡10min，清洗液1为HF与H2O的混合清洗液，HF与H2O的体积比为1 ：5；进而再将多晶硅片置于清洗液2中浸泡10min，再用纯水进行清洗2min，清洗液2为H2SiF6与H2O的混合清洗液，H2SiF6与H2O 的体积比为1 ：1，HF的质量浓度为48%，H2SiF6的质量浓度为30%。
实施例14
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在30℃温度条件下先把多晶硅片置于清洗液1中浸泡12min，再用纯水进行浸泡35min，清洗液1为HF与H2O的混合清洗液，HF与H2O的体积比为1 ：10；进而再将多晶硅片置于清洗液2中浸泡35min，再用纯水进行清洗3min，清洗液2为H2SiF6与H2O的混合清洗液，H2SiF6与H2O 的体积比为1 ：4 ，HF的质量浓度为49%，H2SiF6的质量浓度为31%。
实施例15
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在50℃温度条件下先把多晶硅片置于清洗液1中浸泡20min，再用纯水进行浸泡60min，清洗液1为HF与H2O的混合清洗液，HF与H2O的体积比为1 ：15；进而再将多晶硅片置于清洗液2中浸泡60min，再用纯水进行清洗5min，清洗液2为H2SiF6与H2O的混合清洗液，H2SiF6与H2O 的体积比为1 ：7 。HF的质量浓度为50%，H2SiF6的质量浓度为32%。
实施例16
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，把多晶硅片置于光化臭氧产生器中，氧气流量10L/min，N2流量10L/min，吹扫时间0.2min。
实施例17
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，把多晶硅片置于光化臭氧产生器中，氧气流量20L/min，N2流量22L/min，吹扫时间1min。
实施例18
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，把多晶硅片置于光化臭氧产生器中，氧气流量30L/min，N2流量35L/min，吹扫时间2min。
实施例19
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在55℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡8min，再用纯水进行清洗6min；其中清洗液为HNO3与H2O 的混合清洗液，HNO3与H2O 的体积比为1 ：7，HNO3的质量浓度为70%。
实施例20
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在8℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡62min，再用纯水进行清洗1min，其中清洗液为H2O2与H2O的混合清洗液，H2O2与H2O 的体积比为1 ：0.5， H2O2的质量浓度为31%。
实施例21
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在60℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡70min，再用纯水进行清洗8min，其中清洗液为H2SO4 ,H2O2与H2O的混合清洗液，H2SO4 ,H2O2与H2O体积比为6 ：6：9 ，H2SO4的质量浓度为98%，H2O2的质量浓度为31%。
实施例22
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在8℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡8in，再用纯水进行清洗1min，其中清洗液为HCL,H2O2与H2O的混合清洗液，HCl,H2O2与H2O体积比为0.8 ：1：0.8 ，HCl的质量浓度为37% ，H2O2的质量浓度为31%。
实施例23
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，在8℃温度条件下先把多晶硅片置于清洗液1中浸泡25min，再用纯水进行浸泡65min，清洗液1为HF与H2O的混合清洗液，HF与H2O的体积比为1 ：4；进而再将多晶硅片置于清洗液2中浸泡8min，再用纯水进行清洗6min，清洗液2为H2SiF6与H2O的混合清洗液，H2SiF6与H2O 的体积比为1 ：8。HF的质量浓度为49%，H2SiF6的质量浓度为31%。
实施例24
一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，把多晶硅片置于光化臭氧产生器中，氧气流量8L/min，N2流量40L/min，吹扫时间4min。
将各个实施例经过处理的硅片依次进行后续电池生产工艺流程（制绒-扩散-刻蚀-镀膜-丝网印刷），对比各个实施例经过表面预处理的硅片和未处理硅片的转换效率差异，结果如下表所示：
类别 Uoc/MV Isc/A Rs/Ω Rsh/Ω FF% Eta%
实施例1 631.1 8.826 2.97 452 78.20 17.90
实施例2 631.4 8.831 3.01 523 78.23 17.92
实施例3 630.9 8.811 3.04 351 78.18 17.86
实施例4 630.5 8.805 2.95 452 78.21 17.84
实施例5 630.8 8.808 2.92 463 78.24 17.86
实施例6 630.6 8.803 2.93 425 78.26 17.85
实施例7 630.6 8.826 2.92 436 78.19 17.88
实施例8 631.2 8.829 2.93 526 78.28 17.93
实施例9 630.8 8.819 2.93 349 78.24 17.89
实施例10 630.9 8.827 2.91 436 78.25 17.91
实施例11 630.8 8.829 2.94 523 78.25 17.91
实施例12 630.9 8.823 2.93 362 78.21 17.89
实施例13 630.9 8.803 2.97 452 78.26 17.86
实施例14 631.1 8.812 2.95 569 78.23 17.88
实施例15 630.9 8.811 2.92 321 78.24 17.87
实施例16 630.1 8.813 3.01 423 78.26 17.86
实施例17 630.7 8.827 3.02 456 78.23 17.90
实施例18 630.1 8.825 2.96 358 78.25 17.88
实施例19 629.5 8.790 2.98 233 78.13 17.76
实施例20 629.7 8.752 3.02 276 78.12 17.69
实施例21 629.8 8.781 2.95 307 78.11 17.75
实施例22 629.5 8.792 2.97 298 78.16 17.77
实施例23 629.6 8.783 3.01 304 78.18 17.76
实施例24 629.6 8.760 2.99 301 78.11 17.71
未经过处理的硅片 629.1 8.800 2.98 253 78.14 17.78
上表中，Uoc 为开路电压，Isc 为短路电流，Rs 串联电阻，Rsh 并联电阻，FF 为填充因子，Eta为光电转换效率。
从上表的数据可以看出，本发明制得的电池片的光电转换效率提高了0.06%-0.15%，取得了意想不到的技术效果，明显优于未经过预处理的硅片和经过本发明工艺范围外预处理的硅片（实施例19-24），可见采用本发明的工艺和方法，大大提高了多晶硅电池片的光电转换效率。

Claims (6)

1.一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，其特征在于：在10-50℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min；其中清洗液为HNO3与H2O 的混合清洗液，HNO3与H2O 的体积比为1：1-6，HNO3的质量浓度为69-71%。
2.一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，其特征在于：在10-50℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，其中清洗液为H2O2与H2O的混合清洗液，H2O2与H2O 的体积比为1：1-8，H2O2的质量浓度为30-32%。
3.一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，其特征在于：在10-55℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，其中清洗液为H2SO4 ,H2O2与H2O的混合清洗液，H2SO4 ,H2O2与H2O体积比为1-5：1-5：1-8 ，H2SO4的质量浓度为95-98%，H2O2的质量浓度为30-32%。
4.一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，其特征在于：在10-55℃温度条件下把多晶硅片置于清洗液中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，其中清洗液为HCL,H2O2与H2O的混合清洗液，HCl,H2O2与H2O体积比为1-6 ：1-5：1-7 ，HCl的质量浓度为36-38% ，H2O2的质量浓度为30-32%。
5.一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，其特征在于：在10-50℃温度条件下先把多晶硅片置于清洗液1中浸泡5-20min，再用纯水进行浸泡10-60min，清洗液1为HF与H2O的混合清洗液，HF与H2O的体积比为1 ：5-15；进而再将多晶硅片置于清洗液2中浸泡10-60min，再用纯水进行清洗2-5min，清洗液2为H2SiF6与H2O的混合清洗液，H2SiF6与H2O 的体积比为1 ：1-7 ，HF的质量浓度为48-50%，H2SiF6的质量浓度为30-32%。
6.一种可提高光电转换效率的多晶硅片预处理方法，其特征在于：把多晶硅片置于光化臭氧产生器中，氧气流量10-30L/min，N2流量10-35L/min，吹扫时间0.2-2min。
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