[发明专利]一种太阳能电池硅片刻蚀用水膜溶液及其应用

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池硅片刻蚀用水膜溶液及其应用。

背景技术

制造硅太阳能电池的一般方法是：首先将表面干净的P型或者N型硅片经过制绒工序形成绒面结构；其次在硅片表面扩散制结，形成N+或者P+的发射极，经过湿法刻蚀去掉硅片侧面和背面的扩散层；然后在其正表面再形成一层具有减反射功能的SiN薄膜；最后在硅片正背面分别制作金属电极，经过烧结过程形成晶硅太阳能电池。

其中，在湿法刻蚀前，一般需要采用水膜保护的方法，在硅片进入刻蚀槽前，在硅片正面喷一层水膜，防止药液翻液到硅片正面造成过刻而导致扩散面PN结遭到破坏。但问题在于：在用混酸进行刻蚀或抛光时，刻蚀槽中的高浓度酸(例如HF、硝酸等)易挥发，随着挥发量的增加挥发出来的酸会重新溶解在水膜中，对电池表面造成气相腐蚀，破坏了表面的PN结；其次，为了去除硅片背面的绒面形成背抛光结构，需要较大刻蚀量(一般指硅片背面的刻蚀量大于等于6微米时)，这也进一步加剧了对PN结的腐蚀破坏，单纯的水膜已经无法非常好地保护正面PN结了。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种太阳能电池硅片刻蚀用水膜溶液，该水膜溶液为葡萄糖和双氟磺酰亚胺盐分散于水中所形成，

其中，葡萄糖在水膜溶液中的含量为1.5～4.0g/L，

双氟磺酰亚胺盐为双氟磺酰亚胺钠或双氟磺酰亚胺锂，其在水膜溶液中的含量为0.1～0.35mol/L，

该水膜溶液在制备过程中将各组分加入去离子水中搅拌均匀即可。

本发明还提供了一种上述水膜溶液的应用：

(1)采用上述水膜溶液在硅片的扩散面(正面)上形成保护层，

例如，通过水膜喷淋覆盖技术在扩散面上喷淋上述水膜，利用二氧化硅亲水性将水膜吸附在表面；

(2)将经过步骤(1)处理的硅片进入刻蚀槽，刻蚀背面和边缘的PN结，

在刻蚀槽中，硅片采用漂浮在刻蚀液上的方式进行刻蚀，或者采用带液滚轮将刻蚀液带到硅片背面进行刻蚀。

本发明的有益效果在于：本发明通过在水膜溶液中协同添加葡萄糖和双氟磺酰亚胺盐发现，这样能够抑制刻蚀液中挥发的酸在水膜中的重新溶解，从而减小对扩散面(正表面)PSG和PN结的破坏，且水膜溶液本身对扩散面及硅片基体无损害，葡萄糖作为天然绿色添加剂，本身不存在污染；

同时含有添加剂的水膜粘度略大于同等条件下的纯水粘度，而粘度的增大，促进了硅片边缘的表面张力相应变大，刻蚀时能一定程度上避免过刻；

由于现有技术中酸刻蚀的刻蚀量只能达到4～5微米，再增加腐蚀液的浓度或增加腐蚀时间则会对电池表面造成气相腐蚀，破坏表面的PN结，而4～5微米的刻蚀量对于一些背面具有绒面结构的硅片则很难完全除去这些绒面形成抛光结构，对于背钝化电池尤其明显，会造成抛光面不平整，影响对长波段光的反射率，同时会增大背面复合；而本发明采用了特殊的水膜，可以使得硅片背面的刻蚀量大于等于7微米，而且此时的水膜可以非常好地保护正面PN结。

具体实施方式

以下各实施例中所有操作均在常温(25℃)下进行：

实施例1

配制葡萄糖含量为2.0g/L、双氟磺酰亚胺钠含量为0.25mol/L的水膜溶液，

(1)通过水膜喷淋覆盖技术，于硅片表面经扩散制结而形成的扩散面上喷淋上述水膜形成平整的水膜保护层，该水膜保护层一直持续存在，直到硅片完成刻蚀步骤，

(2)将经过步骤(1)处理的硅片进入刻蚀槽，刻蚀液采用常用的HF/HNO₃/H₂SO₄混酸，在刻蚀槽中，硅片采用漂浮在刻蚀液上的方式进行刻蚀，

硅片背面的刻蚀量为8微米。

对比实施例1

采用纯水代替实施例1中的水膜，其余操作均同实施例1，仅硅片背面的刻蚀量控制为5微米。相比于实施例1，无法完全除去绒面形成抛光结构，抛光面不平整。

对比实施例2

采用纯水代替实施例1中的水膜，其余操作均同实施例1，硅片背面的刻蚀量同样为8微米。

对比实施例3

配制葡萄糖含量为2.0g/L的水膜溶液，同时为了使水膜的粘度与实施例1在同一水平以避免对比时的误差，本操作中采用氯化钠代替实施例1中的双氟磺酰亚胺钠加入到水膜溶液中：

采用上述水膜代替实施例1中的水膜，其余操作均同实施例1，硅片背面的刻蚀量同样为8微米。

对比实施例4