CN102082199A - 一种用于晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法 - Google Patents

一种用于晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法。该方法是在硅片表面沉积掩膜层，在对应电极部位腐蚀掩膜，然后采用化学腐蚀的方法刻槽，形成上窄下宽的电极槽，对该电极槽进行丝网印刷，制作出的太阳能电池片效率明显提高，本发明的制备工艺方法简单，而且节约资源，较大程度降低生产成本；同时采用该方法刻槽不会对硅片造成损害和缺陷，破片率低，可以大批量同时刻槽，适用于工业化生产。

Description

一种用于晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，具体涉及一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法。
背景技术
在各种硅太阳电池中，晶体硅电池一直占据着最重要的地位 近年来，在晶体硅太阳电池提高效率和降低成本方面取得了巨大成就和进展，进一步提高了它在未来光伏应用中的优势地位。埋栅电池是其中最成功的范例之一，它具有规模化生产的前景，是一种较实用的低成本高效电池技术。埋栅技术具有栅线阴影面积小、接触电阻损失小、较高的电流收集效率等优点，是一种可实现产业化的高效电池技术。
目前已有的刻槽埋栅方法有两种，机械刻槽和激光刻槽。机械刻槽是采用金刚石刀具刻划出沟槽，其优点是：刻出的槽高宽比大，基本不存在横向过刻的问题。缺点是：刻槽会给硅片带来损伤，造成缺陷，影响电池片效率；刻槽后必须再清洗去除损伤。激光刻槽是通过激光在硅片表面移动来刻槽，其优点是：刻出的槽高宽比大，基本不存在横向过刻的问题。缺点：只能单片刻槽，速度慢，不能批量加工，产量低；刻槽后必须再清洗去除损伤；对激光精度要求高，设备较贵。
发明内容
本发明的目的就是针对上述缺陷而提供的一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法，该方法是在硅片表面沉积掩膜层，在对应电极部位腐蚀掩膜，然后采用化学腐蚀的方法刻槽，形成上窄下宽的电极槽，对该电极槽进行丝网印刷，制作出的太阳能电池片效率明显提高，适用于产业化生产。
本发明的一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法采用的技术方案，步骤包括： 
①在经过常规的表面清洗以及表面结构化处理的硅片一面沉积二氧化硅或者氮化硅掩膜层；
②把二氧化硅或者氮化硅蚀刻浆料印刷在硅片上所需要刻槽的电极部位，腐蚀掉需要刻槽的电极部位所对应的二氧化硅或者氮化硅掩膜；
③把腐蚀后的硅片经过纯水喷淋、超声波清洗、稀盐酸溶液中超声清洗、循环纯水漂洗、纯水喷淋后放入盛有酸或碱溶液的容器中进行刻槽，即通过酸或者碱溶液与硅片反应，来完成对硅片刻槽的目的；
④对刻槽后的硅片用去离子水清洗，干燥后完成刻槽。
⑤将刻槽后的硅片进行扩散、等离子刻蚀、去磷硅玻璃、PECVD、丝网印刷，烧结等工序，得到太阳能电池片。
所述步骤①采用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）工艺在硅片扩散面沉积二氧化硅或者氮化硅，沉积时温度为200~500℃，沉积的二氧化硅或者氮化硅的膜厚度为50~150nm。
所述步骤②采用丝网印刷的方式把蚀刻浆料印刷到硅片上需要刻槽的电极部位，刻槽后使得在后续电池电极制作中选用丝网印刷的方法印刷电极更易对准
蚀刻后槽的垂直剖面类似于椭圆形，槽的深度为15~40 μm。
所述步骤③刻槽用的酸或者碱溶液浓度为10%~30%。
在步骤⑤电池电极制作中选用丝网印刷的方法印刷电极，印刷的细栅线宽度30~100 μm。
本发明的有益效果是：该方法是在硅片表面沉积掩膜层，在对应电极部位腐蚀掩膜，然后采用化学腐蚀的方法刻槽，形成上窄下宽的电极槽，对该电极槽进行丝网印刷。采用该方法刻槽不会给硅片造成损伤和缺陷，破片率低；。腐蚀后的硅片经过纯水喷淋、超声波清洗、稀盐酸溶液中超声清洗、循环纯水漂洗、纯水喷淋后可以彻底清洗干净硅片表面残留的腐蚀二氧化硅或者氮化硅的浆料以及其它杂志，预防了因残留浆料清洗不彻底对电池性能造成的负面影响。蚀刻后槽内呈椭圆形，用丝网印刷的方式把蚀刻浆料印刷到硅片上需要刻槽的电极部位, 刻槽后使得在后续电池电极制作中选用丝网印刷的方法印刷电极更易对准，这种电极槽的结构有以下优点：
1．能够增加电极与电池的接触面积，提高接触性能，减小串联电阻，从而提高太阳能电池的转换效率；
2．增加PN结面积，可增大短路电流，提高电池效率；
3．制成的电极高度比现有工艺低，避免了电极磨损；
本发明操作方便，可以大批量同时刻槽，所需设备简单，成本低，制作出的太阳能电池转换效率达到18-18.5%，适合工业化生产。
附图说明：
图1所示为本发明的垂直剖面图；
图中，1.掩膜，2.电极，3.扩散层， 4.硅片。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实例来说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
一种用于晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法，其特征是具有如下步骤：在经过常规的表面清洗以及表面结构化处理的硅片1一面沉积二氧化硅或者氮化硅掩膜1层；把二氧化硅或者氮化硅蚀刻浆料印刷在硅片4上所需要刻槽的电极2部位，腐蚀掉该部位对应的掩膜1；把腐蚀后的硅片4经过纯水喷淋、超声波清洗、稀盐酸溶液中超声清洗、循环纯水漂洗、纯水喷淋后放入盛有酸或者碱溶液的容器中进行刻槽，即通过使酸或者碱溶液与需要刻槽部位的硅片4发生化学反应，完成对硅片4刻槽；对刻槽后的硅片4用去离子水清洗，在经过干燥后完成刻槽，将刻槽后的硅片4进行扩散、等离子刻蚀、去磷硅玻璃、PECVD、丝网印刷，烧结等工序，得到成品太阳能电池片。
实施例1：
选择多晶硅片4；硅片4经过常规的清洗工艺，进行表面制绒。在260℃下，采用PECVD工艺即等离子增强性化学气相沉积法在硅片4扩散面沉积80~100nm的二氧化硅掩膜1，反应气体为SiH4和O2。通过丝网印刷地方法把蚀刻浆料印刷到硅片4扩散面电极2部位，蚀刻浆料为含有甲酸和氢氧化铵的有机物质（Merck 浆料），把腐蚀掉二氧化硅掩膜1后的硅片4经过纯水喷淋、超声波清洗、稀盐酸溶液中超声清洗、循环纯水漂洗、纯水喷淋后放入盛有浓度为25%的硝酸溶液的容器中进行刻槽，刻槽后用去离子水清洗硅片4表面残留的杂质及酸液，然后烘干。
之后进行扩散，在硅片4表面形成扩散层3，再经过等离子刻蚀、去磷硅玻璃、PECVD、丝网印刷等后续工序，其中印刷的细栅线宽度30~100 μm，得到成品太阳能电池片。
实施例2：选择P型单晶硅片；硅片经过常规的清洗工艺，进行表面制绒，在温度400℃下，采用PECVD工艺即等离子增强性化学气相沉积法在硅片4扩散面沉积60~80nm的氮化硅掩膜1，反应气体为SiH4和NH3。通过丝网印刷地方法把蚀刻浆料印刷到硅片4扩散面电极2部位，蚀刻浆料为含有磷酸的有机物质，把腐蚀掉氮化硅掩膜1后的硅片4经过纯水喷淋、超声波清洗、稀盐酸溶液中超声清洗、循环纯水漂洗、纯水喷淋后放入盛有浓度为15%的氢氧化钠溶液的容器中进行刻槽，刻槽后用去离子水清洗硅片表面残留的杂质及碱液，然后烘干。
之后进行扩散，在硅片4表面形成扩散层3，再经过等离子刻蚀、去磷硅玻璃、PECVD、丝网印刷等后续工序，其中印刷的细栅线宽度30~100 μm，得到成品太阳能电池片。

Claims (5)

1.一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法，其特征在于，步骤包括： 
①在经过常规的表面清洗以及表面结构化处理的硅片一面沉积二氧化硅或者氮化硅掩膜层；
②把二氧化硅或者氮化硅蚀刻浆料印刷在硅片上所需要刻槽的电极部位，腐蚀掉需要刻槽的电极部位所对应的二氧化硅或者氮化硅掩膜；
③把腐蚀后的硅片经过纯水喷淋、超声波清洗、稀盐酸溶液中超声清洗、循环纯水漂洗、纯水喷淋后放入盛有酸或碱溶液的容器中进行刻槽，即通过酸或者碱溶液与硅片反应，来完成对硅片刻槽的目的；
④对刻槽后的硅片用去离子水清洗，干燥后完成刻槽；
⑤将刻槽后的硅片进行扩散、等离子刻蚀、去磷硅玻璃、PECVD、丝网印刷，烧结等工序，得到太阳能电池片。
2. 根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法，其特征在于：所述步骤①采用PECVD工艺在硅片扩散面沉积二氧化硅或者氮化硅，沉积时温度为200~500℃，沉积的二氧化硅或者氮化硅的膜厚度为50~150nm。
3. 根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法，其特征在于：所述步骤②采用丝网印刷的方式把蚀刻浆料印刷到硅片上需要刻槽的电极部位，刻槽后使得在后续电池电极制作中选用丝网印刷的方法印刷电极更易对准。
4.根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法，其特征在于：蚀刻后槽的垂直剖面类似于椭圆形，槽的深度为15~40 μm。
5. 根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池刻槽埋栅的方法，其特征在于：所述步骤③刻槽用的酸或者碱溶液浓度为10%~30%。
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