一种多晶黑硅提升效率的表面处理方法
技术领域
本发明涉及太阳能晶硅电池制造技术领域，具体为一种多晶黑硅提升效率的表面处理方法。
背景技术
随着环境问题和能源问题得到越来越多人的关注，太阳电池作为一种清洁能源，人们对其研究开发已经进入到了一个新的阶段。随着光伏产业的发展，世界光伏中心正由欧洲慢慢转移到亚洲，尤其是中国的光伏产业产能已经达到全世界70％以上。在光伏蓬勃发展的眼下，光伏发电成本降低和转换效率提高就成了各大光伏企业及研发机构追求的目标。低成本的多晶如何提效更是大家追求的热点。多晶黑硅MCCE技术就是最近几年比较成熟的多晶高效降本的技术路线之一。
目前市场上绝大多数太阳能多晶黑硅电池都是采用MCCE方法制备。该方法制备的多晶硅片表面为蜂巢式结构，表面反射率低，比表面积大，主要是提高了电池的陷光效果，是的短路电流提高，从而提高电池片光电转换效率。但是多晶黑硅电池也存在自身缺点，由于其表面蜂巢式结构孔径小，为了能在电池制备过程中更好的钝化，其孔深度一般都比较浅。这样就导致了硅片表面存在较多的复合中心，降低了电池的开路电压，给效率的提升带来负面影响。同时，多晶黑硅高短路电流、低开路电压的特性也导致黑硅电池做成组建之后的CTM值偏低，是的MCCE技术带来的效率提升大打折扣。该问题已经成了多晶MCCE黑硅技术推广的难点之一。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多晶黑硅提升效率的表面处理方法处理后的多晶黑硅能够降低反射率，提高钝化效果，提高太阳电池效率，还可降低生产成本，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种多晶黑硅提升效率的表面处理方法，具体步骤如下：
将表面为蜂巢结构的多晶黑硅片进入产线传统链式制绒机台后，在传统硝酸+氢氟酸槽体中加入一定比例的表面活性剂，其他工艺顺序及槽体配比与产线基本一致。
优选的，在链式制绒机的制绒槽中，适量降低原先硝酸+氢氟酸浓度，加入0.5％-5％的表面活性剂，该表面活性剂为含羧基和苯环的聚甲基硅氧烷衍生物。
优选的，经该方法处理后，多晶黑硅表面蜂巢结构孔径由原先350nm-500nm增大至800nm-1100nm，孔深度由300nm-400nm提高到500nm-700nm。多晶黑硅片的反射率在原先基础上降低2％-5％，电池光电转换效率提升0.1％-0.35％，且电池CTM提高0.5％左右。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种多晶黑硅提升效率的表面处理方法，具备以下有益效果：
1、该多晶黑硅提升效率的表面处理方法，基于产线成熟的MCCE晶硅电池工艺，只在链式制绒机台中添加少量的表面活性剂，调整了多晶黑硅表面结构，可与传统晶硅电池工艺兼容，直接使用后续普通扩散、刻蚀、钝化、印刷设备即可生产，该方法对设备无特殊要求、易于实现、且由于降低了硝酸和氢氟酸的用量，不但降低了成本，而且减少了氮和氟的排放，更环保。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种多晶黑硅提升效率的表面处理方法提出的制备工艺为：
1)多晶黑硅片进入链式制绒机，制绒酸槽硝酸和氢氟酸浓度降低5％-8％，剩余其他工艺槽体配比保持不变，在制绒槽中加入0.5％-5％的含羧基和苯环的聚甲基硅氧烷衍生物作为表面活性剂；
2)使用传统电池工艺完成扩散；
3)使用机台完成刻蚀、钝化减反射膜；
4)使用传统电池印刷工艺印刷背电极、铝背场、正栅线和正电极，并烧结。
实施例：
1)将链式制绒机台按原工艺参数配液，其中制绒槽HF酸浓度由8％降低至5％，HNO3浓度由35％降低至30％，并在槽体中加入0.8％的含羧基和苯环的聚甲基硅氧烷衍生物；
2)将多晶黑硅片投入链式制绒机，制绒槽温度控制6℃-10℃，产出硅片反射率由18％降低至15％；
4)产线正常工艺常规设备完成扩散、刻蚀、钝化、印刷等后续工艺流程，并烧结。
经过检测发现，经本方法处理硅片前后微观结构SEM如下：
表1本实施例多晶黑硅片表面结构SEM
从表1可以看出：该方法处理后的多晶黑硅孔径由400nm-500nm增加至1000nm-1150nm，孔深也由400nm-450nm增大至780nm-860nm。并且孔体内部更光滑，几乎没有多孔硅及其他残留存在。
本实施例获得的电池片的光电转换效率增大且CTM也有提升吐，如下：
表2本实施例获得的太阳能电池的光电转换效率及CTM
从表2可以看出：该方法制备的多晶黑硅效率增益0.33％，主要电性能参数都有不同程度对的增益；同时CTM(组建封装损失)值也提高了0.6％。
综上，该多晶黑硅提升效率的表面处理方法，多晶黑硅片进入含有硝酸和氢氟酸的制绒槽时，硅片表面会和硝酸、氢氟酸反应，适当降低硝酸和氢氟酸浓度5％-8％是为了降低硅与酸的反应速度，防止反应太剧烈，在制绒槽内加入一定比列的含羧基和苯环的聚甲基硅氧烷衍生物作为表面活性剂，在硅氧烷的作用下使得硅片表面均匀附着一层活性剂，此时少量的酸和硅反应使得硅片表面的蜂巢结构的孔径和孔深增加，同时反应生成氢气，形成气泡，在羧基和苯环的作用下气泡附着在硅片表面，气泡抑制了硅片与酸的持续反应，使得蜂巢结构孔径和孔深增加到一定程度就达到上限，减少了不规则大孔、深孔的产生，使得硅片表面蜂巢结构仍然有序、规则，这样的结构表面反射率更低，陷光效果更好，可以提高电池的短路电流，从而提高电池光电转换效率，另外，硝酸和氢氟酸会腐蚀掉硅片表面结构里的多孔硅和不规则硅壁，使得孔体表面更加光滑，减少了复合中心，易于后续钝化，提高电池的开路电压，进一步提高电池光电转换效率，经该方法处理的多晶黑硅，制备成电池、组建后的CTM也会有小幅度提升。
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
