多晶太阳能电池制绒工艺优化

闫英丽 寇继成

1．英利能源（中国）有限公司 河北保定 071051 2．通威太阳能（成都）有限公司 四川成都 610000

在分析多晶硅电池绒面性质的时候，主要就是借助酸溶液腐蚀法来进行分析，具体包括对于腐蚀液中化学药液比例的调整，反应时间的控制，借助先进的设施和技术来分析腐蚀液的改变对于电池性能的影响。通过实验可以看出，生产多晶硅片，酸腐蚀液体刻蚀可以发挥一个良好的效果，要是超出了固定的范围，就需要进行维护或者是重新配置药液，防止影响到电池的性能。

1 太阳能电池用多晶硅材料生产现状

1.1 多晶硅材料工艺技术现状

近些年来，国内各个多晶硅企业不断加大多晶硅工艺技术的研发力度，通过工艺优化和技术改造，很好地解决了多晶硅生产过程中遇到的一些瓶颈，大大降低了多晶硅材料生产成本以及大大提升了多晶硅材料的生产能力。根据相关数据信息显示，截至2017 年上半年，多晶硅光伏产业的平均还原电耗由2009 年的120 千瓦时/公斤降至目前的45 千瓦时/公斤以下，下降幅度达到了62．5%;平均综合电耗由180 千瓦时/公斤降至目前的70千瓦时/公斤以下，下降幅度达到了61．1%。而部分多晶硅企业的还原电耗和综合电耗甚至下降到了40 千瓦时/公斤和60 千瓦时/公斤以下，这些数据都体现出了我国目前的多晶硅工艺技术已经处于国际领先水平[1-2]。

1.2 多晶硅材料产品品质现状

伴随多晶硅企业不断加大多晶硅工艺技术的研发力度，如今国内多晶硅材料的产品品质也不断提升。国内诸多企业不论是生产规模、生产技术，还是生产成本、生产质量等各个方面都已经接近甚至代表了国际多晶硅行业的领先水平。比如目前国内生产的太阳能级多晶硅产品就可以完全满足国内单晶硅片、多晶硅片的品质需求。

2 多晶硅太阳能电池制绒实验

2.1 多晶硅制绒实验理论

多晶硅和酸的腐蚀理论属于各向同性腐蚀，和晶体的晶向有着一定的联系，酸刻蚀制绒能够显著提升VOC 值，借助酸刻蚀溶剂能够去除掉表面损伤的部分，可以发挥一个良好的制绒面效果，常见的酸腐蚀溶液主要成分包括氟化氢和硝酸混合溶液，在反应的过程中，硅表面产生氧化反应生成二氧化硅，之后被氟化氢腐蚀，不过氟硅酸属于一种络合物，不溶于水，主要的表面就是一层透明薄膜。

3 药液周期寿命对比

3.1 实验过程

取原硅片按照晶向均分6 组，在生产线中按不同时期投入，维持温度、传输带速等条件不变，硅片放入RINA 制绒设备制绒，随后将多晶硅片放入（三氯氧磷）温度950℃高温炉中90min，其间通入氧气，通过扩散工艺形成PN 结，发射极方块电阻约95Ω／cm2；利用湿法刻蚀槽清洗硅片，以去除磷硅酸盐玻璃，并用大量去离子水冲洗；利用PECVD 工艺进行氮化硅薄膜沉积，在硅片表面形成减反层；最后利用银铝浆印刷背电极、铝浆印刷背电场、银浆印刷正面电极，并进行烘干与烧结，使硅片表面与印刷电极之间形成欧姆接触[3]。

3.2 结果分析

通过分析能够看出，要是电池的产量小于120 万片，制绒药液不会对电池造成较大的影响，其中药液制绒量大于140 万片的时候，电池填充因子会显著减少，整体的效率会受到较大的影响。由于多晶硅片在接受酸溶液制绒之后，会产生亚硝酸，多晶硅片反应次数的增加，溶液硅酸浓度会显著提升，溶液里面化合物比较容易产生难以控制的氧化反应[4]。

其中腐蚀电池量在60-120 万片左右的时候，电池效率最高，大于这个数值，电池效率就会降低。由于药液里面的反应仅仅剩下杂质，这些杂质不溶于酸，而且不溶于水，制绒效果很难满足工业多晶硅片制绒的需求。因为酸腐蚀槽中药液要是放置的时间较长，酸液会挥发，酸性很难保持一开始的状态，如此整体的制绒效果较差，电池性能会受到较大的影响。因此车间制绒药液需要经过一定数量制绒之后，要再次进行配置[5-6]。

4 结语

总的来说，现阶段国民经济持续进步，我国太阳能电池用多硅晶材料的生产技术变得越来越完善，相关的产品质量也在不断提升，一部分多晶硅企业甚至具备了世界领先的水平。不过在这个时期虽然获得了一定的成就，还是需要积极地进行创新，增强对于制绒工作的重视，确保可以促进多晶硅电池的发展和进步，确保能够有效地应对能源危机问题。