太阳能电池湿法刻蚀工艺的技术探讨

闫英丽 寇继成

摘 要：现阶段太阳能电池湿法刻蚀工艺在太阳能生产中得到了广泛的应用，主要的原理是借助腐蚀液来完成刻蚀工作，其中由于存在滚轮以及液体张力，硅片会漂浮在刻蚀液液面上，之后和附近的物质产生刻蚀反应，如此可以实现一个良好的抛光效果以及刻蚀效果。湿法刻蚀可以显著改善电池的电路以及电压，而且能够显著完善电池的实际情况。在固定的波长范围中，背抛光太阳电池的背面反射率较高，因此可以使用更多的长波。

关键词：湿法刻蚀;光伏太阳能;磷硅玻璃层

太阳能电池湿法刻蚀工艺属于常见的化学清洗措施，本文分析了太阳能电池湿法刻蚀工艺，之后介绍了相关的改善措施，可以看出，光伏太阳能电池片和相关的刻蚀方法，可以显著减小整体的污水处理难度。

1 太阳能电池湿法刻蚀工艺

最开始针对光伏太阳能电池板的基底开展预处理，在这个时期就是借助氢氟酸溶液来消除存在的磷硅玻璃，磷硅玻璃层的主要成分就是磷氧化物以及硅氧化物，要是存在玻璃层，就会影响到碱性溶液和硅的反应，在进行预处理的时候，氢氟酸溶液可以有效地出去磷硅玻璃层，使得碱性溶液的刻蚀工作可以顺利地开展。在基底主要就是硅片，在这个领域中，硅片制备太阳能电池技术是比较完善的，借助硅片可以确保其他的技术以及设备能够更加顺利的使用。

在这个时期，选择合理质量分数的氢氟酸溶液，实现对于背面磷硅玻璃层的去除，通过对于相关工艺和生产成本的分析可以看出，要想保障工艺的稳定性，就需要使得生产线中的氢氟酸槽质量分数在合理的范围中，如此可以有效地去除电池片表面的磷硅玻璃层，而且可以减少对于氢氟酸的使用，避免产生资源浪费的情况，这样也能够给之后污水处理提供更加可靠的保障。

预处理时期，也涉及到了借助去离子水来清洗光伏太阳能电池片的基底，清洗完毕，可以有效地去除存在基底背面的氢氟酸溶液和基底表面的各种产物。不仅如此，可以防止多余的氢氟酸溶液和刻蚀的碱溶液出现中和的情况，这样能够保障碱性溶液的使用效率，而且能够提升企业的生产成本。

使用去离子水清洗电池片之后，就需要把基底放到刻蚀槽里面，借助碱性溶液来完成基底背面的刻蚀工作，刻蚀的过程中可以选择滚轮加药液的措施。在这个过程中，碱性溶液是氢氧化钾溶液，这种溶液属于强碱性溶液，高温的状态下可以和硅产生快速反应，并且碱和多晶硅的反应能够起到一个抛光的效果，促进光伏太阳能电池片对于长波的吸收，不仅能够提升电池片的转换效率，而且可以减少生产成本。对于操作人员来说需要注意，氢氧化钾溶液属于一种优先选择的方法，其中在进行实验的时候也能够选择氢氧化钠等强碱溶液。氢氧化钾溶液的质量分数在10%到50%之间，可以和硅产生快速的反应。通过分析可以看出，要是温度较高，反应速度也会增快，可以获得一个良好的背面抛光效果，电压增加，效率也会提升，不过要是温度大于五十度，效率就会减小，因此能够看出最合理的刻蚀槽反应温度就是五十度。

借助碱性溶液完成对于基底的处理之后，需要开展后处理步骤，后处理工作包括：借助合理质量分数的氢氧化钾溶液对于制作光伏太阳能电池片的基底开展上喷淋式清洗工作，使用去离子水来清洗基底，借助氢氟酸溶液来去除基底正面的硅磷玻璃层，接着就是使用去离子水来清洗基底，全部工作结束烘干基底。在这个时期，借助低浓度的氢氧化钾溶液来清洗电池片，可以起到一个合理的清洗效果，而且可以充分发挥这项工艺的价值。不仅如此，之后借助合理的溶液来反复清洗电池片，这样能够得到良好的光伏太阳能电池片，不仅背面光滑，而且有着较高的光电转化效率。

2 湿法刻蚀工艺完善措施

湿法刻蚀主要就是借助氧化劑来产生氧化作用，产生氧化物，之后借助其他的溶液来进行溶解，排除溶液之后，完成刻蚀工作。药液的配比涉及到了初配以及补液，其中速度需要在合理的范围中才可以获得一个良好的效果，具体的完善措施：

2.1 对于H2SO4的调整

硫酸可以有效地应对铺展较宽造成过刻的情况，刻蚀速度较慢，在加入硫酸之后，就需要增加刻蚀槽的规模，要是铺展变小，硫酸过多，就会使得溶液密度较大，硅片出现发飘的情况，进而产生碎片;不仅如此，要是黏度较大，片子不沾液体，TRASH 率会显著提升、

2.2 对于HNO3/HF配比的调整

需要正确调整自动补液，调整之后，刻蚀液体可以有效地在电池背面完成抛光，其中硝酸氢氟酸比例需要在合理的范围中，经过长期的腐蚀，对于稳定性的跟踪，通过调整补液频率和补液量可以确保腐蚀量在一个合理的范围中。在添加硝酸的时候，需要保障浓度测量时间的准确程度，背面的抛光效果会直接影响到和铝浆的接触，通过控制电池背面复合，可以借助背面的反射来提升太阳光的使用效率，最主要的就是能够提升电池效率。

2.3 对于反应温度的控制

反应温度和化学反应速率有着紧密的联系，其中刻蚀溶液的温度在八度左右，等到刻蚀保持稳定之后，偏差需要控制在合理的范围中。温度属于刻蚀速率的调整方法，也属于最后的方法。

2.4 其他方法

最后就是调整滚轮的位置，增加滚轮以及风刀，改善排风，确保可以获得一个良好的刻蚀效果。

参考文献：

[1]庞恒强.槽式湿法碱抛光技术在PERC太阳电池中的工艺研究[J].人工晶体学报，2019，48（01）：178-184.