本发明属于光伏制备领域，具体涉及一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺。
背景技术：
在湿法黑硅制绒工艺过程中，核心步骤包括金属颗粒沉积、挖孔制绒、金属颗粒离子化。金属颗粒沉积过程是将硅片放置在电解液中，技术离子从硅的价带边缘得到电子从而被硅还原成金属单质，在硅片表面沉积金属颗粒。制绒过程是将已沉积金属颗粒的硅片放置在氢氟酸和双氧水的混合溶液中进行反应，制绒过程中金属颗粒具备催化作用，在金属颗粒下方快速反应向下挖孔制绒，形成黑硅绒面。脱金属过程是将制绒后的硅片放置在浓硝酸溶液中，金属颗粒转变为金属离子形态，从硅片表面的绒面孔洞中释放出来，避免金属残留对电池片性能产生影响。脱金属溶液中的金属离子为避免水污染，需要进行金属的回收处理，而回收的金属无法再直接用于黑硅制绒。因此本发明提供了一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，包括制绒前后采用电解法在硅片的表面依次进行金属颗粒沉积步骤和金属颗粒离子化步骤，所述的金属颗粒沉积步骤和金属颗粒离子化步骤是在同一个电解池装置中完成的；
其中，所述的电解池装置包括直流电源、电解液和分别与直流电源的正负极连接的金属棒和硅片组成的阴极或阳极。
作为本发明的进一步改进，包括若干个所述的硅片通过与导线相连的硅板连接到电解池装置中，所述的硅板水平的设置在电解液中，所述的硅片与硅板垂直相连并通过外侧多孔固定槽进行固定。
作为本发明的进一步改进，在所述的金属颗粒沉积步骤中，所述的金属棒与电源负极相连，在所述的金属颗粒离子化步骤中，所述的金属棒与电源正极相连；所述的电解液的组成成分与所述的金属棒相配合。
作为本发明的一种实施例，所述的电解池装置中的金属棒为纯银棒；
所述的电解液包括以下组份：100～300mg/l的硝酸银，1-6g/l的硝酸；
电解过程中，所述的电解液的ph值控制在4.5～6.5。
作为本发明的进一步改进，银沉积步骤中，所提供的直流电源电压为2～5v，电解的时间为1～5min；银离子化步骤中，所提供的直流电源电压为2～5v，电解的时间为1～5min。
作为本发明的另一种实施例，所述的电解池装置中的金属棒为纯铜棒；
所述的电解液包括以下组份：200～600mg/l的硫酸铜，1-8g/l的硫酸；
电解过程中，所述的电解液的ph值控制在3～5。
作为本发明的进一步改进，铜沉积步骤中，所提供的直流电源电压为1.5～5v，电解的时间为1～5min；铜离子化步骤中，所提供的直流电源电压为1.5～5v，电解的时间为1～5min。
作为本发明的进一步改进，还包括放置在电解液中用于监控ph值的ph检测仪。
作为本发明的进一步改进，所述的电解池还包括设置在底部的氮气鼓泡机构。
作为本发明的进一步改进，所述的制绒为将沉积完金属颗粒的硅片放置在氢氟酸和双氧水的混合溶液中，之后将完成制绒的硅片进行金属颗粒离子化步骤。
本发明的有益效果：本发明在硅片制绒过程中，通过在同一个电解池中完成硅片表面的金属颗粒沉积和金属颗粒离子化两个步骤，使电解出的金属离子在电解液始终处于循环利用状态，无需回收处理，同时降低生产成本和避免对水的污染。
附图说明
图1为本发明第一种实施例的金属颗粒沉积步骤电解池装置结构示意图；
图2为本发明第一种实施例的金属颗粒离子化步骤电解池装置结构示意图；
图3为本发明第二种实施例的金属颗粒沉积步骤电解池装置结构示意图；
图4为本发明第二种实施例的金属颗粒离子化电解池装置结构示意图；
1-电源，2-导线，3-金属棒，4-硅片，5-电解液，6-ph检测仪，7-固定槽，8-硅板，9-氮气鼓泡机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明中所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，所述的制绒为将沉积完金属颗粒的硅片放置在氢氟酸和双氧水的混合溶液中，之后将完成制绒的硅片进行金属颗粒离子化步骤，即制绒前后采用电解法在硅片4的表面依次进行金属颗粒沉积步骤和金属颗粒离子化步骤，所述的金属颗粒沉积步骤和金属颗粒离子化步骤是在同一个电解池装置中完成的。
所述的电解池装置包括直流电源1、电解液5，以及通过导线2分别与直流电源1的正负极相连的硅片4和纯度很高的金属棒3。电解过程中，为了防止由于电极周围的离子浓度的不均匀性对电极电势的影响，所述的电解池装置还包括设置在底部的氮气鼓泡机构，其鼓泡速度为2-8l/min。
所述的银沉积步骤中，所述的硅片4和金属棒3分别与电源1的正极和负极相连分别作为阳极和阴极，电解过程中，金属电极作为阳极，金属单质失去电子变为金属离子；硅片4作为阴极，其周围的金属离子得到电子，变为金属单质附着在硅片4表面，从而在硅片4表面沉积金属颗粒。
金属棒3：m-ne-→mn ；
硅片4：mn ne-→m。
所述的金属颗粒离子化步骤中，所述的硅片4和金属棒3分别与电源1的正极和负极相连分别作为阴极和阳极，电解过程中，硅片4作为阳极，绒面孔洞内的金属颗粒失去电子变为金属离子溶于溶液中，从而脱离硅片4，达到的目的。该过程中，所述的硅片4和金属棒3上的离子反应如下：
金属棒3：mn ne-→m；
硅片4：m-ne-→mn 。
由于此发明的金属颗粒沉积步骤和金属颗粒离子化步骤是在同一个电解池装置中，因此在过程中，电解液和金属棒始终处于循环利用状态，无需回收处理，同时降低生产成本和避免对水的污染。
为了实现电解液的循环利用，保证电解液中的金属离子处于一个动态的平衡状态，所选用的组成电解液的成分的选择，应该与所选用的金属棒相对应，从而避免电解液中引入不必要的杂质。同时，电解过程中的参数选择会根据所选择的金属棒和电解液而设定。
以下以银和铜为例进行具体的说明。
实施例一：
电解池装置中，采用纯银棒为金属棒，对应的电解液中的成分为100～300mg/l的硝酸银，1-6g/l的硝酸，通常由于金属离子容易和oh－结合发生沉淀，因此在电解过程中需要严格控制电解液5的ph值，所述的ph值控制在4.5～6.5。电解过程中，在银沉积步骤中，所提供的直流电源电压为2～5v，电解的时间为1～5min；银离子化步骤中，所提供的直流电源电压为2～5v，电解的时间为1～5min。
实施例二：
电解池装置中，采用纯铜棒为金属棒，对应的电解液5中的成分为200～600mg/l的硫酸铜，1-8g/l的硫酸。电解过程中，所述的电解液5的ph值控制在3～5。电解过程中，在铜沉积步骤中，所提供的直流电源电压为1.5～5v，电解的时间为1～5min；铜离子化步骤中，所提供的直流电源电压为1.5～5v，电解的时间为1～5min。
以上的实施例中，通过在电解液5中放置ph检测仪6用于监控ph值，本发明的实施例中采用的是哈希hq40d型ph检测仪。
本发明的装置除了如图1和图2所示的连接一个硅片之外，还可用于同时完成对多个硅片的金属颗粒沉积和金属颗粒离子化，如图3或图4所示的装置，包括若干个所述的硅片4通过与导线2相连的硅板8连接到电解池装置中，所述的硅板8水平的设置在电解液5中，所述的硅片4与硅板8垂直相连并通过外侧多孔固定槽7进行固定，所述的固定槽7采用的是不导电的高分子硬质塑料制成，如亚克力，特氟龙材料。该装置可同时对两个及以上的硅片4进行金属颗粒沉积和金属颗粒离子化操作，能够大大的提高工作效率，为本发明的优选方案。由于电源1的一端连接了多个硅片4，因此相比于图1和图2所显示的装置需要增加电源电压和电解液的浓度，以提高电解的速度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：包括制绒前后采用电解法在硅片的表面依次进行金属颗粒沉积步骤和金属颗粒离子化步骤，所述的金属颗粒沉积步骤和金属颗粒离子化步骤是在同一个电解池装置中完成的；
其中，所述的电解池装置包括直流电源、电解液和分别与直流电源的正负极连接的金属棒和硅片组成的阴极或阳极。
2.根据权利要求1所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：包括若干个所述的硅片通过与导线相连的硅板连接到电解池装置中，所述的硅板水平的设置在电解液中，所述的硅片与硅板垂直相连并通过外侧多孔固定槽进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：在所述的金属颗粒沉积步骤中，所述的金属棒与电源负极相连，在所述的金属颗粒离子化步骤中，所述的金属棒与电源正极相连；所述的电解液的组成成分与所述的金属棒相配合。
4.根据权利要求3所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于，所述的电解池装置中的金属棒为纯银棒；
所述的电解液包括以下组份：100～300mg/l的硝酸银，1-6g/l的硝酸；
电解过程中，所述的电解液的ph值控制在4.5～6.5。
5.根据权利要求4所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：银沉积步骤中，所提供的直流电源电压为2～5v，电解的时间为1～5min；银离子化步骤中，所提供的直流电源电压为2～5v，电解的时间为1～5min。
6.根据权利要求3所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：所述的电解池装置中的金属棒为纯铜棒；
所述的电解液包括以下组份：200～600mg/l的硫酸铜，1-8g/l的硫酸；
电解过程中，所述的电解液的ph值控制在3～5。
7.根据权利要求6所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：铜沉积步骤中，所提供的直流电源电压为1.5～5v，电解的时间为1～5min；铜离子化步骤中，所提供的直流电源电压为1.5～5v，电解的时间为1～5min。
8.根据权利要求4或6所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：还包括放置在电解液中用于监控ph值的ph检测仪。
9.根据权利要求1所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：所述的电解池还包括设置在底部的氮气鼓泡机构。
10.根据权利要求1所述的一种循环利用电解液溶液的黑硅制绒工艺，其特征在于：所述的制绒为将沉积完金属颗粒的硅片放置在氢氟酸和双氧水的混合溶液中，之后将完成制绒的硅片进行金属颗粒离子化步骤。
技术总结