CN103199158B - 光伏太阳能电池片及其刻蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏太阳能电池片及其刻蚀方法。该光伏太阳能电池片的刻蚀方法包括以下步骤：预处理步骤，对制作光伏太阳能电池片的基底进行预处理，去除基底的背面的磷硅玻璃层；刻蚀步骤，将经过预处理之后的所述基底放入刻蚀槽，利用碱性溶液对基底的背面进行刻蚀。根据本发明的光伏太阳能电池片及其刻蚀方法，可以有效降低后续的污水处理难度，与此同时，用碱性溶液对光伏太阳能电池片进行刻蚀时，可以达到很好的抛光效果，从而增加光伏太阳能电池片对长波的吸收，提高光伏太阳能电池片的转换效率。

Description

光伏太阳能电池片及其刻蚀方法

技术领域

本发明涉及光伏太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种光伏太阳能电池片及其刻蚀方法。

背景技术

如图1所示，现有光伏太阳能电池片的刻蚀方法中，通常是用两种或三种酸混合来对光伏太阳能电池片进行湿法刻蚀的，多种酸混合时，其比例难以调试，且在后续的污水处理过程中，由于酸的种类多，各种酸的沸点也不一致，从而增加了回收的工序和成本，并且，混合酸中含有硫酸，在生产过程中会增加安全隐患。此外，使用现有设备中的混合酸对硅片背面进行刻蚀后反射率提升幅度并不大，不能有效提升电池片的转化效率。

发明内容

本发明旨在提供一种光伏太阳能电池片及其刻蚀方法，以解决现有技术中用多种酸的混合物对制作光伏太阳能电池片的基底进行刻蚀而导致的后续污水处理困难、安全性不够高以及所得到的基底的背面不够光滑的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光伏太阳能电池片的刻蚀方法，包括以下步骤：预处理步骤，对制作光伏太阳能电池片的基底进行预处理，去除基底的背面的磷硅玻璃层；刻蚀步骤，将经过预处理之后的基底放入刻蚀槽，利用碱性溶液对基底的背面进行刻蚀。

进一步地，预处理步骤包括，用氢氟酸溶液去除基底的背面的磷硅玻璃层。

进一步地，氢氟酸溶液的质量分数3%至30%。

进一步地，用氢氟酸溶液去除基底的背面的磷硅玻璃层的步骤之后，预处理步骤还包括，用去离子水对基底进行清洗。

进一步地，碱性溶液为氢氧化钾溶液。

进一步地，氢氧化钾溶液的质量分数为10%至50%。

进一步地，当利用碱性溶液进行刻蚀时，碱性溶液的温度为25摄氏度至70摄氏度。

进一步地，去除基底的背面的磷硅玻璃层时，基底被支撑在刻蚀槽的滚轮上面，并且基底的扩散面高于氢氟酸溶液的液面；利用碱性溶液对基底进行刻蚀时，利用滚轮携带药液的方式对基底的背面进行刻蚀。

进一步地，利用碱性溶液对基底的背面进行刻蚀的步骤之后，还包括后处理步骤，后处理步骤包括：用质量分数为1%至5%的氢氧化钾溶液对制作光伏太阳能电池片的基底进行上喷淋式清洗；用去离子水对对基底进行清洗；用质量分数为4%至10%的氢氟酸溶液对基底进行清洗；用去离子水对基底进行清洗；对光伏太阳能电池片进行烘干。

进一步地，基底为硅片。

根据本发明的另一方面，提供了一种光伏太阳能电池片，光伏太阳能电池片由上述的光伏太阳能电池片刻蚀方法刻蚀而成。

应用本发明的技术方案，光伏太阳能电池片的刻蚀方法包括以下步骤：预处理步骤，对制作光伏太阳能电池片的基底进行预处理，去除基底的背面的磷硅玻璃层；刻蚀步骤，将经过预处理之后的所述基底放入刻蚀槽，利用碱性溶液对基底的背面进行刻蚀。根据本发明的光伏太阳能电池片的刻蚀方法可以有效降低后续的污水处理难度，避免现有技术中因使用硫酸而给生产上带来的安全隐患，与此同时，用碱性溶液对制作光伏太阳能电池片的基底进行刻蚀时，碱与基底的反应可以达到很好的抛光效果，从而增加最终得到的光伏太阳能电池片对长波的吸收，提高光伏太阳能电池片的转换效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有的光伏太阳能电池片刻蚀方法的流程图；以及

图2示出了根据本发明的光伏太阳能电池片及其刻蚀方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

术语解释：

太阳能电池的转化效率：定义为Eff=P/（MS）（M为辐射照度；S为电池的面积），即受光照射的太阳能电池片的最大功率与入射到该电池片上全部功率的百分比。

抛光：是指利用机械、化学或电学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。

刻蚀：通过溶液、反应离子或其他机械方式来剥离、去除材料的一种统称。

参见图2所示，根据本发明的实施例，光伏太阳能电池片的刻蚀方法包括以下步骤：预处理步骤，对制作光伏太阳能电池片的基底进行预处理，去除基底的背面的磷硅玻璃层；刻蚀步骤，将经过预处理之后的所述基底放入刻蚀槽，利用碱性溶液对基底的背面进行刻蚀。 根据本发明的光伏太阳能电池片的刻蚀方法可以有效降低后续的污水处理难度，避免现有技术中因使用硫酸而给生产上带来的安全隐患，与此同时，用碱性溶液对制作光伏太阳能电池片的基底进行刻蚀时，碱与基底的反应可以达到很好的抛光效果，从而增加最终得到的光伏太阳能电池片对长波的吸收，提高光伏太阳能电池片的转换效率。

再次参见图2所示，本发明的光伏太阳能电池片的刻蚀方法的具体步骤如下：

对制作光伏太阳能电池片的基底进行预处理，预处理包括用氢氟酸溶液去除基底的背面的磷硅玻璃，磷硅玻璃层主要包括磷的氧化物和硅的氧化物，该磷硅玻璃层会妨碍碱性溶液与硅反应，而预处理步骤中的氢氟酸溶液能够很好地将这一磷硅玻璃层去除，保证用碱性溶液来刻蚀太阳能光伏电池的基底的步骤的进行。优选地，基底为硅片，在本领域内，硅片制备太阳能电池的技术比其他材料更成熟，应用硅片作基底能够很好地借助于现有的技术和设备。

优选地，氟酸溶液的质量分数3%至30%（原料氢氟酸的质量分数为49%）。一般情况下，氢氟酸溶液的质量分数为3%时即可达到去除背面磷硅玻璃层的目的，但从工艺的稳定性和生产成本考虑，生产线上氢氟酸槽的质量分数设置在10%为最佳值，能够很好地去除电池片表面的磷硅玻璃层，同时还能在一定程度上节约氢氟酸的使用量，节约企业成本，为后续污水处理的过程带来一定的便利。

本实施例中，用氢氟酸溶液去除基底的背面的磷硅玻璃层时，基底被支撑在刻蚀槽的滚轮上面，并且基底的扩散面高于氢氟酸溶液的液面；，保护硅片正面的磷硅玻璃层，防止后面的碱溶液腐蚀基底正面的P-N结，造成不合格片。

根据本实施例，预处理步骤还包括用去离子水对制作光伏太阳能电池片的基底进行清洗。经过去离子水清洗，能够去除前一步残留在基底的背面的氢氟酸溶液以及基底表面上反应生成的产物，同时还能避免残留的氢氟酸溶液中和掉一部分用来刻蚀的碱溶液，以防止降低碱性溶液的利用率、增加企业生产成本现象的出现。

用去离子水清洗电池片之后，将基底放入刻蚀槽，利用碱性溶液对基底的背面进行刻蚀，刻蚀时用滚轮携带药液的方式。优选地，本发明中的碱性溶液为氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液是一种强碱，高温时能够与硅快速反应，与此同时，碱与多晶硅反应可以起到很好的抛光效果，从而增加光伏太阳能电池片对长波的吸收，提高电池片转换效率，最终降低生产成本。需要说明的是，氢氧化钾溶液只是本实施例的一种优选的方式，本发明的碱性溶液还可以是氢氧化钠溶液等强碱溶液。

优选地，氢氧化钾溶液（原料中的氢氧化钾的质量分数为50%）的质量分数为10%至50%。更优选地，氢氧化钾溶液的质量分数为25%时，对电池片的高温时能够与硅快速反应。如表1和表2所示：

表1：刻蚀槽温度设置在50摄氏度，不同质量分数的KOH刻蚀的反射率

表2：刻蚀槽温度设置在50度时刻蚀得到的光伏太阳能电池的电参

从上面实施例可以看出，随着碱浓度增加，电压升高，当碱的浓度为25%以上时，电压升高的幅度很小，但电流开始下降，连续减小，漏电增大，综上所述，KOH溶液的质量浓度在25%左右时电性能最佳。

优选地，当利用碱性溶液进行刻蚀时，碱性溶液的温度为25摄氏度至70摄氏度。当温度为25摄氏度至70摄氏度时，氢氧化钾溶液与多晶硅的反应速度较快，优选地，在50摄氏度达到最快。如表3和表4所示：

表3：刻蚀槽中KOH溶液质量浓度设置在25%时，不同温度刻蚀的反射率

表4：刻蚀槽中KOH溶液质量浓度设置在25%时，不同温度刻蚀的电参

当温度升高时，反应加快，背面抛光效果明显，电压升高，效率有所提升，当温度大于50摄氏度时，效率开始下降，所以刻蚀槽反应的最佳温度为50摄氏度。

根据本实施例，利用碱性溶液对基底的背面的步骤之后，还包括后处理步骤，后处理步骤包括：用质量分数为1%至5%的氢氧化钾溶液对制作光伏太阳能电池片的基底进行上喷淋式清洗；用去离子水对基底清洗；用质量分数为4%至10%的氢氟酸溶液除基底正面的磷硅玻璃层；用去离子水对基底进行清洗；对基底进行烘干。在此步骤中，用低浓度的氢氧化钾溶液对电池片进行清洗，可以对硅片正面进行有效清洗，使整个工艺达到最佳效果，同理，再利用去离子水、低浓度的氢氟酸溶液清洗等步骤对电池片反复清洗，最后得到背面光滑、光电转化率较高的光伏太阳能电池片。

根据本发明的另一实施例，提供了一种光伏太阳能电池片，该光伏太阳能电池片由上述的光伏太阳能电池片的刻蚀方法刻蚀而成，其刻蚀的步骤如下：对制作光伏太阳能电池片的基底进行预处理，利用预处理步骤去除基底的背面的磷硅玻璃层；将经过预处理之后的基底放入刻蚀槽，利用质量分数为10%至50%氢氧化钾溶液对基底的背面进行刻蚀；对刻蚀过的基底进行后处理。根据本发明的光伏太阳能电池片，其被刻蚀的一面的抛光效果很好，能够增加太阳能电池片对长波的吸收，从而提高了光伏太阳能电池片的转换效率。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：光伏太阳能电池片的刻蚀方法包括以下步骤：预处理步骤，对制作光伏太阳能电池片的基底进行预处理，去除基底的背面的磷硅玻璃层；刻蚀步骤，将经过预处理之后的所述基底放入刻蚀槽，利用碱性溶液对基底的背面进行刻蚀。根据本发明的光伏太阳能电池片的刻蚀方法可以有效降低后续的污水处理难度，避免现有技术中因使用硫酸而给生产上带来的安全隐患，与此同时，用碱性溶液对制作光伏太阳能电池片的基底进行刻蚀时，碱与基底的反应可以达到很好的抛光效果，从而增加最终得到的光伏太阳能电池片对长波的吸收，提高光伏太阳能电池片的转换效率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：

预处理步骤：对制作光伏太阳能电池片的基底进行预处理，去除所述基底的背面的磷硅玻璃层；

刻蚀步骤：将经过预处理之后的所述基底放入刻蚀槽，利用碱性溶液对所述基底的背面进行刻蚀；

所述预处理步骤包括，用氢氟酸溶液去除所述基底的背面的磷硅玻璃层；

所述氢氟酸溶液的质量分数3％至30％，用所述氢氟酸溶液去除所述基底的背面的磷硅玻璃层时，所述基底被支撑在所述刻蚀槽的滚轮上面，并且所述基底的扩散面高于所述氢氟酸溶液的液面；

所述利用碱性溶液对所述基底的背面进行刻蚀的步骤之后，还包括后处理步骤，所述后处理步骤包括：

用质量分数为1％至5％的氢氧化钾溶液对制作光伏太阳能电池片的所述基底进行上喷淋式清洗；

用去离子水对对所述基底进行清洗；

用质量分数为4％至10％的氢氟酸溶液对所述基底进行清洗；

用所述去离子水对所述基底进行清洗；

对所述光伏太阳能电池片进行烘干。

2.根据权利要求1所述的光伏太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于，所述用氢氟酸溶液去除所述基底的背面的磷硅玻璃层的步骤之后，所述预处理步骤还包括，用去离子水对所述基底进行清洗。

3.根据权利要求1所述的光伏太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化钾溶液。

4.根据权利要求3所述的光伏太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于，所述氢氧化钾溶液的质量分数为10％至50％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光伏太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于，当利用所述碱性溶液进行刻蚀时，所述碱性溶液的温度为25摄氏度至70摄氏度。

6.根据权利要求1所述的光伏太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于，去除所述基底的背面的磷硅玻璃层时，所述基底被支撑在所述刻蚀槽的滚轮上面，并且所述基底的扩散面高于所述氢氟酸溶液的液面；

所述利用碱性溶液对所述基底进行刻蚀时，利用所述滚轮携带药液的方式对所述基底的背面进行刻蚀。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光伏太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于，所述基底为硅片。

8.一种光伏太阳能电池片，其特征在于，所述光伏太阳能电池片由权利要求1至7中任一项所述的光伏太阳能电池片刻蚀方法刻蚀而成。