多晶硅太陽電池新腐蝕液的研究及其應用.pdf

1、能源是人類社會向前發(fā)展的基礎,環(huán)境是人類可持續(xù)發(fā)展的必要條件.傳統(tǒng)能源日益緊張,人們不斷探求新的潔凈能源.各種新能源都有其優(yōu)劣,光伏發(fā)電作為新能源的一個分支,越來越引起人們的關注.最近幾年,太陽能電池的產量以前所未有的速度增長,晶體硅電池依然占據(jù)市場的主流,其中多晶硅占據(jù)市場的53﹪.在晶體硅電池-制造工藝中,酸液腐蝕技術越來越多的應用于多晶硅太陽電池工業(yè)化生產.但酸液的自催化性使其在應用過程中出現(xiàn)可控性差、重復性差等問題,人們不得不用

2、一些輔助設備以保證其大規(guī)模生產,增加了生產成本. 本論文首次提出了用弱堿氨水(MH<,3>·H<,2>O)控制氫氟酸(HF)/硝酸(HNO<,3>)/水(H<,2>O)體系腐蝕硅片速度的新思路.用正交試驗的方法研究了新型腐蝕液(HF/HNO<,3>/NH<,3>·H<,2>o/H<,2>O體系)中各成份對腐蝕速度的影響,氨水的加入并不影響HF、HNO<,3>、H<,2>O在硅片腐蝕過程中所起的作用.重點討論了氨水對腐蝕速度的影響

3、.氨水含量增大的過程中,腐蝕速度先增大后減小.定量計算了新型腐蝕液的成份,并將Pitzer理論應用于離子活度系數(shù)的計算.結合化學反應速度理論可以看出,氨水增大過程中HNO<,3>濃度和活度系數(shù)的減小是腐蝕速度降低的主要原因.通過比較腐蝕過程中銨離子的消耗量、硅片的消耗量和硝酸根的消耗量可以看出,硅片腐蝕過程中,硝酸銨(NH<,4>NO<,3>)不斷分解產生一氧化二氮(N<,2>O)氣體,這是本文得出的最重要的結論.建立了三相體系模型,大

4、量N<,2>O氣體附著在硅片表面,起到氣泡掩蔽作用,增加了硅腐蝕的動力學阻.而且,大量的N<,2>O氣體增加了HF的傳質阻,降低了腐蝕速度.另外,用氣體攪拌模型討論了N<,2>O在升起的過程中起到的攪拌作用.氣體攪拌降低了HF的擴散阻力、HF的濃度梯度及擴散層的厚度,增加了腐蝕速度.氨水體積增加的過程中,HNO<,3>的濃度及活度系數(shù)、N<,2>O氣體的阻止作用及HF的擴散性質共同影響了硅片的腐蝕速度.研究了硅片腐蝕速度隨時間的變化規(guī)律

5、.硅片在酸液中的腐蝕速度與反應放熱、體系與外界的交換熱、溶液中的氟離子濃度有關.硝酸銨在腐蝕過程中的分解是造成HF/HNO<,3>/H<,2>O體系和HF/HNO<,3>/NH<,3>·H<,2>O/H<,2>O體系對硅片腐蝕情況不同的根本原因. 將新型腐蝕液應用于多晶硅太陽能電池表面織構工藝.NH<,4>NO<,3>不斷分解產生的N<,2>O氣體有利于腐蝕坑結構的形成.得到的多晶硅表面均一,晶向依賴性小.與其它方法制備的多晶硅

6、表面相比,雖然300-1200nm波段范圍內的反射率不是最低,但制備的電池性能最好.從電壓、電流和填充因子等方面分析了電池性能不同的原因.新型腐蝕液在應用過程中穩(wěn)定、可控性好、重復性好,不需要溫控設備和循環(huán)設備,降低了生產成本. 介紹了背腐蝕法分離p-n結的原理,將新型腐蝕液應用于晶體硅太陽能電池背腐蝕技術.其對腐蝕速度的抑制作用,可有效消除腐蝕過程中對正面n+層的破壞.設計了一種堿液腐蝕法,對電池背場進行檢測.與等離子刻蝕方法