阅读说明：本技术 一种酸制绒多晶电池的返工方法 (A kind of reworking method of acid making herbs into wool polycrystalline battery ) 是由 孙腾 缪若文 管高飞 沙忠宇 徐明靖 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种酸制绒多晶电池的返工方法,属于光电技术领域。本发明用于酸制绒多晶返工片的生产,收集制绒、扩散、酸刻蚀、PECVD工序中产生的不良片,针对不同工序产生的返工片进行差异化预处理,随后进行金属催化化学腐蚀法(MCCE)制绒。本发明针对不同工序产生的返工片选择差异性预处理方案,降低返工片表面状态差异,有利于返工片重新制绒后获得均一的绒面。本发明通过MCCE在返工片表面形成200-800纳米级孔洞,进一步经过后道加工工序制备而成的电池,该制绒方法可以大幅度降低硅片表面反射率进而提高光电转换效率,同时可以获得更加均一的绒面,降低色差片比例。(The present invention relates to a kind of reworking methods of sour making herbs into wool polycrystalline battery, belong to field of photoelectric technology.The present invention is used for sour making herbs into wool polycrystalline and does over again the production of piece, collect making herbs into wool, diffusion, acid etch, generate in PECVD process bad, differentiation pretreatment is carried out for the piece of doing over again that different processes generate, then carries out metal catalytic chemical corrosion method (MCCE) making herbs into wool.The present invention is directed to the piece selection differences pretreating scheme of doing over again that different processes generate, and reduction is done over again piece surface state difference, obtains uniform flannelette after the new making herbs into wool of slice weight that is conducive to do over again.The present invention forms 200-800 nanoscale hole hole on piece surface of doing over again by MCCE, the battery being prepared further across rear road manufacturing procedure, the etching method can be greatly lowered silicon chip surface reflectivity and then improve photoelectric conversion efficiency, more uniform flannelette can be obtained simultaneously, reduce color difference piece ratio.)

一种酸制绒多晶电池的返工方法

技术领域

本发明涉及一种酸制绒多晶电池的返工方法，具体涉及一种提高返工片的光电转化效率的返工方法，属于光电技术领域。

背景技术

在晶硅切片技术方面，与传统的砂浆线切割技术相比，金刚线切割技术具有切割速度快、切割液环保、单片损耗低等优势。从而较大程度地减少了硅片的硅成本，市场份额逐年提升，目前已逐步替代砂浆线切割硅片。在多晶电池片技术方面，多晶金刚线切割硅片具有损伤浅、反射率高、沟壑结构等特点。通过在氢氟酸/硝酸(HF/HNO₃)制绒液中添加辅助剂可以实现与砂浆片反射率相当的绒面，但绒面结构差异明显，多晶金刚线片绒面机构沿沟壑结构分布。

目前多晶金刚线电池片工艺流程如图1所示，制绒、扩散、酸刻蚀、PECVD工序均会产生不良片，这些不良片可通过返工工艺流程重新制成多晶电池片。传统返工工艺流程如图2所示，其中预清洗主要作用是去除SiNx、氧化层等，重新制绒主要作用是去除PN结的同时重新生成绒面。

由于HF/HNO₃制绒体系的特点是：以硅片缺陷处为起绒点，缺陷处优先腐蚀。多晶金刚线硅片经过首次制绒后表面损伤层已经去除，返工片经过预清洗及去结后表面缺陷较少，重新制绒后反射率偏高，绒面大小不均一，导致电池片光电转化效率低，外观色差等问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种酸制绒多晶电池的返工方法，提高了返工片的光电转化效率，同时解决外观色差等问题。

为了提高返工片的光电转化效率，同时解决外观色差等问题，本发明开发了一种酸制绒多晶电池的返工方法，返工流程如图3所示，适用于酸制绒多晶返工片的生产。

本发明涉及一种酸制绒多晶电池的返工方法，用于酸制绒多晶返工片的生产。该返工方法针对不同工序产生的返工片进行差异化预处理。

针对制绒工序产生的返工片，将其置于扩散炉进行退火处理，设置温度450-700℃，设置时间10-20min，大氮流量1000-2000mL/min，通过该预处理去除首次制绒后残留于硅片表面的有机物，进而匹配MCCE制绒工艺；

针对扩散工序产生的返工片，通过HF溶液溶液去除返工片表面磷硅玻璃，预处理后进行MCCE制绒，HF溶液的体积浓度2％-5％，反应时间100-150s；

针对PECVD工序产生的返工片，通过HF/HCl混酸溶液去除返工片表面SiNx，预处理后进行MCCE制绒，混合液中HF的体积浓度2％-5％，盐酸体积浓度1％-3％，反应时间150-300s。

对于酸刻蚀工序产生的返工片可不经过预处理直接进行MCCE制绒。

本发明涉及一种酸制绒多晶电池的返工方法，经过差异化预处理的返工片通过MCCE重新制绒；MCCE制绒步骤如下：

(1)装片：将预处理后的多晶金刚线返工片，插在制绒承载花篮内；

(2)预处理：利用氢氧化钾溶液将多晶金刚线返工片表面抛光，去除酸制绒绒面，氢氧化钾质量浓度范围1.2％-4％，反应温度75-85℃，反应时间200-480s；

(3)酸洗：将抛光后的硅片置于体积浓度3％-5％的氢氟酸溶液中，中和碱抛光过程中残留的碱液；

(4)银沉积：将酸洗后的硅片置于含硝酸银和氢氟酸混合溶液中，在硅片表面沉积一层银颗粒，HF溶液的体积浓度2％-5％，含硝酸银质量浓度0.001％-0.005％，反应温度25-35℃，反应时间60-300s；

(5)挖孔：将沉积银之后的硅片置于氢氟酸和双氧水混合溶液中，形成纳米级孔洞绒面；HF溶液的体积浓度2％-5％，双氧水体积浓度0.5％-2.5％，反应温度25-35℃，反应时间100-300s；

(6)脱银：将黑硅片浸入双氧水和氨水混合溶液中，去除残留银纳米颗粒；混合溶液中双氧水体积浓度0.3％-1.5％，氨水体积浓度0.4％-1.2％，反应温度室温，反应时间120-240s；

(7)扩孔：将挖孔形成的纳米级孔洞，扩展成为亚微米级孔洞，扩孔溶液中氢氟酸体积浓度3％-8％，硝酸体积浓度20％-30％，反应温度6-15℃，反应时间60-180s，得到孔洞孔径400-700nm的黑硅结构；

(8)碱洗：孔洞表面修饰；双氧水体积浓度0.3％-1.5％，氨水体积浓度0.2％-1.2％，氢氧化钾浓度1.6％-3.2％，反应温度室温，反应时间120-360s；

(9)酸洗：中和残留碱液，氢氟酸体积浓度5％-10％，盐酸体积浓度1％-3％，反应温度室温，反应时间120-360s；

(10)水洗：去除残留酸液；

(11)烘干：将水洗后的硅片用热氮烘干；烘干温度85℃，时间480-720s。

本发明的有益效果：本发明针对不同工序产生的返工片选择差异性预处理方案，降低返工片表面状态差异，有利于返工片重新制绒后获得均一的绒面。本发明通过金属催化化学腐蚀法(MCCE)在返工片表面形成200-800纳米级孔洞，进一步经过后道加工工序制备而成的电池，该制绒方法可以大幅度降低硅片表面反射率进而提高光电转换效率，同时可以获得更加均一的绒面，降低色差片比例。

附图说明

图1是多晶金刚线电池片工艺流程示意图。

图2是多晶金刚线电池片传统返工工艺流程示意图。

图3是多晶金刚线电池片优化返工工艺流程示意图。

图4是工艺绒面示意图。

a.多晶金刚线绒面；b.传统返工工艺绒面；c.优化返工工艺绒面。

图5是不同工艺方案制备的绒面反射率。

具体实施方式

实施例1

针对制绒工序产生的返工片，将其置于扩散炉进行退火处理，设置温度450℃，设置时间20min，大氮流量1000mL/min，通过该预处理去除首次制绒后残留于硅片表面的有机物，进而匹配MCCE制绒工艺。

实施例2

对于扩散工序产生的返工片，可通过HF溶液去除返工片表面磷硅玻璃，预处理后进行MCCE制绒，HF体积浓度5％，反应时间150s。

实施例3

对于PECVD工序产生的返工片可通过HF/HCl混酸溶液去除返工片表面SiNx，预处理后进行MCCE制绒，HF体积浓度2％，HCl体积浓度3％，反应时间300s。

实施例4

收集制绒、扩散、酸刻蚀、PECVD工序中产生的不良片，针对不同工序产生的返工片进行差异化预处理；针对酸刻蚀工序产生的返工片不经过预处理直接进行MCCE制绒。具体步骤如图4所示，为多晶金刚线返工片通过传统返工工艺和优化返工工艺路线重新制绒后的外观区别。

具体步骤如下：

(1)装片：将预处理后的多晶金刚线返工片，插在制绒承载花篮内；

(2)预处理：利用氢氧化钾溶液将多晶金刚线返工片表面抛光，去除酸制绒绒面，氢氧化钾浓度1.2％，反应温度85℃，反应时间480s；

(3)酸洗：将抛光后的硅片置于浓度5％的氢氟酸溶液中，中和碱抛光过程中残留的碱液；

(4)银沉积：将酸洗后的硅片置于含硝酸银和氢氟酸混合溶液中，在硅片表面沉积一层银颗粒，氢氟酸浓度2％，硝酸银质量浓度0.001％，反应温度25℃，反应时间300s；

(5)挖孔：将沉积银之后的硅片置于氢氟酸和双氧水混合溶液中，形成纳米级孔洞绒面。氢氟酸浓度5％，双氧水浓度0.5％，反应温度35℃，反应时间300s；

(6)脱银：将黑硅片浸入双氧水和氨水混合溶液中，去除残留银纳米颗粒。混合溶液中双氧水浓度1％，氨水浓度1.2％，反应温度室温，反应时间120s；

(7)扩孔：将挖孔形成的纳米级孔洞，扩展成为亚微米级孔洞，扩孔溶液中氢氟酸浓度3％，硝酸浓度30％，反应温度15℃，反应时间60s，得到孔洞孔径700nm的黑硅结构；

(8)碱洗：孔洞表面修饰。双氧水浓度1％，氨水浓度1.2％，氢氧化钾浓度1.6％，反应温度室温，反应时间360s；

(9)酸洗：中和残留碱液，氢氟酸浓度10％，盐酸浓度2％，反应温度室温，反应时间360s；

(10)水洗：去除残留酸液；

(11)烘干：将水洗后的硅片用热氮烘干；烘干温度85℃，时间480s。

采用如图2所示通过传统返工工艺重新制绒后的多晶金刚线返工片反射率为25％-29％，采用本发明实施例4工艺重新制绒后的多晶金刚线返工片反射率为18％-21％。

具体参数如表1所示。

表1

工艺方案	Uoc(V)	Isc(A)	Rs	Rsh	FF	NCell
							常规多晶金刚线	0.6441	9.0032	0.00134	126.04	80.78	19.08％
传统返工工艺	0.6409	8.8462	0.00134	123.43	80.91	18.67％
							优化返工工艺	0.6430	9.1676	0.00133	87.48	80.70	19.36％

上表中，Uoc为开路电压，Isc为短路电流，Rs为串联电阻，Rsh为并联电阻，FF为填充因子，Ncell为光电转换效率。

由表1可知，通过传统和实施例1-4两种返工方案制备的多晶金刚线电池光电转换效率相差0.5％-1％。