
本发明涉及太阳能电池生产制造,尤其涉及一种用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂及清洗工艺。
背景技术:
1、太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。topcon(thin oxide passivated contact,隧穿氧化层钝化接触)电池作为太阳能电池中的一种,因具有较高的光伏转换率、相对成熟的设备和工艺、较高的量产性价比而被广泛应用。
2、在topcon电池生产过程中,需要用lpcvd在硅片的一面生长多晶硅,通过目前的多晶硅生长方式在目标生长面镀膜时,不可避免的会在另一面的边缘也生长出多晶硅,我们称之为绕镀。这部分绕镀多晶硅如果不去除,会显著的降低太阳能电池的效率,同时导致外观严重不良,因此通常需要增加一步工艺去除绕镀。经过topcon电池工艺后,硅片正面会形成一层硼硅玻璃即bsg,同时绕扩在正面的psg和多晶硅层也覆盖在上面,交界处为bpsg。多晶硅在热碱溶液中,很容易被去除掉,因此只需要将硅片浸入到热碱溶液中一段时间即可去除绕镀部分的多晶硅。但是碱溶液对不同物质的反应速率不同,在去绕镀的过程中,如果不做保护措施,bpsg的反应速度最快,因此此部位的金字塔非常容易被腐蚀,在去除氧化层后会形成绕扩印等外观不良;清洗绕度时,可能导致去除不完全、或者掺杂多晶硅层遭刻蚀,影响电池效率。正是在这种形势下,用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂及清洗工艺应运而生,它的出现引起了业内高度重视。
3、现有的用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂及清洗工艺或多或少存在绕度去除慢且不完全、掺杂多晶硅层遭刻蚀,对电池效率的增益效果有限等技术缺陷。为了解决上述问题,申请公布号为cn116808881a的中国发明专利公开了一种用于topcon电池lpcvd双插工艺的碱抛添加剂,其各组分的含量为:经过纳米均质机处理的0.01-0.1质量份的纳米材料催化剂、3-8质量份的络合分散剂、1-5质量份的无机盐、5-8质量份的表面活性剂、78.9-90.99质量份的去离子水。采用上述添加剂抛光的topcon电池,可以清洗干净绕镀过来的polysi和少量bpsg,选择性保护了bsg,控制了碱腐蚀速率,均匀清洗腐蚀绕镀,没有色差外观不良等问题,实现了双插工艺与单插工艺电池效率持平,而产能翻倍,成本降低,该发明重点有选择性保护了bsg的效果,从而解决双插工艺和外观问题。然而,其对电池效率的增益效果有待进一步提高,且其依赖于特定的加工设备,资金投入较大。
4、因此,开发一种可选择性刻蚀多晶硅且吸附于bpsg表面,保护其在去绕镀的过程中不被碱腐蚀,同时可提高绕镀在碱溶液中的腐蚀速率,使得正面多晶硅去除更为快速彻底,对电池效率的增益效果明显的用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂及清洗工艺符合市场需求,具有广泛的市场价值和应用前景,对促进topcon电池领域的进一步发展具有非常重要的意义。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种可选择性刻蚀多晶硅且吸附于bpsg表面,保护其在去绕镀的过程中不被碱腐蚀,同时可提高绕镀在碱溶液中的腐蚀速率,使得正面多晶硅去除更为快速彻底,对电池效率的增益效果明显的用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂及清洗工艺。
2、为达到以上目的,本发明提供一种用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂,包括按质量百分比计算的以下组分:碱腐蚀催化剂0.8wt%-1.5wt%、多羧基聚合物0.5wt%-1wt%、有机酸0.1wt%-0.6wt%、螯合剂0.3wt%-0.8wt%、表面活性剂0.8wt%-2wt%、乳糖酸0.3wt%-1wt%、四羟甲基甘脲0.05wt%-0.12wt%、羟丙基β-环糊精0.03wt%-0.1wt%、超支化聚三唑hb-pta-oeg 0.03wt%-0.08wt%,余量为水。
3、优选的,所述碱腐蚀催化剂为过硫酸铵、间氯过氧苯甲酸、过氧化脲中的一种或两种以上的组合。
4、优选的,所述多羧基聚合物为聚天冬氨酸、聚丙烯酸钠、聚羧酸盐分散剂5040的一种或两种以上的组合。
5、优选的,所述有机酸为甲酸、乙酸、柠康酸、氨基磺酸、甲基磺酸中的一种或几种组合。
6、优选的,所述螯合剂是枸橼酸、酒石酸、苹果酸、edta及葡萄糖酸钠一种或两种以上的组合。
7、优选的,所述表面活性剂为司盘80、吐温20、十二烷基苯磺酸钠、月桂酰胺基丙基甜菜碱中的一种或两种以上的组合。
8、优选的,所述超支化聚三唑hb-pta-oeg的来源物特殊要求,在本发明的一个实施例中,所述超支化聚三唑hb-pta-oeg是按授权公告号为cn104403103b的中国发明专利实施例1的方法制成。
9、本发明的另一个目的,在于提供一种采用所述用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂进行去绕度清洗的清洗工艺,包括如下步骤:
10、步骤s1、将所述用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂各组分混合均匀后,得到用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂;
11、步骤s2、硅片用氢氟酸酸蚀后去除正面的磷硅玻璃;
12、步骤s3、将经过步骤s1配制而成的用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂添加至碱液中并搅匀,碱蚀经过步骤s2处理后的硅片,然后再依次经过去离子水清洗、后清洗、去离子水洗、酸洗、去离子水清洗、慢提拉后烘干。
13、优选的,步骤s2中所述氢氟酸的质量百分浓度为45-55wt%;在酸蚀时,硅片正面朝下在去psg槽里刻蚀以保护背面psg,酸蚀时间≥10s。
14、优选的,步骤s3中所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液;所述碱液的质量百分浓度为1-2wt%。
15、优选的,步骤s3中所述用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂、碱液的体积比为(0.5-1.5):100。
16、优选的,步骤s3中所述碱蚀的温度为60-75℃,时间为300-500s。
17、由于上述技术方案的运用,本发明具有以下有益效果:
18、(1)本发明公开的用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂进行去绕度清洗的清洗工艺,简单易行,操作控制方便,对设备依赖性低,耗能少,对环境影响小,清洗后外观良好,碱蚀效率高、效果好,适于工业化生产,具有较高的推广应用价值。
19、(2)本发明公开的用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂,包括按质量百分比计算的以下组分:碱腐蚀催化剂0.8wt%-1.5wt%、多羧基聚合物0.5wt%-1wt%、有机酸0.1wt%-0.6wt%、螯合剂0.3wt%-0.8wt%、表面活性剂0.8wt%-2wt%、乳糖酸0.3wt%-1wt%、四羟甲基甘脲0.05wt%-0.12wt%、羟丙基β-环糊精0.03wt%-0.1wt%、超支化聚三唑hb-pta-oeg 0.03wt%-0.08wt%,余量为水。通过各组分之间的相互配合,共同作用,使得制成的添加剂可选择性刻蚀多晶硅且吸附于bpsg表面,保护其在去绕镀的过程中不被碱腐蚀,同时可提高绕镀在碱溶液中的腐蚀速率,使得正面多晶硅去除更为快速彻底,同时能够保护硅片正面pn结不被破坏,对电池效率的增益效果明显。
20、(3)本发明公开的用于解决topcon电池lpcvd双插正面绕扩印的添加剂,碱腐蚀催化剂在一定程度上可以加快氧化步骤、进而增强多晶硅的分解效果;多羧基聚合物具有亲水的羧基,与电池片正面的bpsg具有偶极-偶极相互作用、亲疏水相互作用和氢键相互作用等,易于吸附在bpsg位置,吸附成膜,阻止氢氧根与bpsg接触,实现bpsg与多晶硅的选择性腐蚀,使得在去绕镀过程中电池正面的金字塔不被破坏;有机酸类物质可以进一步保护bpsg不被腐蚀,选用的有机酸类物质选择性的腐蚀多晶硅但与单晶硅和氧化硅不反应,而且该类物质由于其静电相互作用,能较好的吸附在氧化层表面,短暂性的阻止吸附点位的腐蚀与破坏,从而更好的对bpsg进一步保护;螯合剂能有效螯合金属离子,进一步增强清洗效果,防止硅片吸附金属离子造成转化效率降低;表面活性剂、乳糖酸、四羟甲基甘脲、羟丙基β-环糊精和超支化聚三唑hb-pta-oeg,与其它组分之间相互配合作用,能进一步改善选择性刻蚀的效果和效率,使得产品可以适应选择性的刻蚀多晶硅而保护正面氧化层和金字塔不被破坏,该添加剂产品在碱刻蚀过程中可以在促进多晶硅清洗的前提下将氧化层及金字塔完全保护,提高硅片清洗效果,同时能够保护硅片正面pn结不被破坏。