CN102136526A - 晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺 - Google Patents

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刘伟
万青
徐晓群
陈筑
刘晓巍
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Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺，它包括：对至少一片扩散后的硅片进行正表面遮盖，在硅片的正表面放置隔离片，使每片硅片的正表面完全被隔离片遮盖；将硅片和隔离片夹紧；将夹紧的硅片和隔离片平放于等离子体刻蚀机中，进行周边刻蚀。该周边刻蚀工艺既可以达到去除硅片周边扩散层的目的，又对硅片正表面周边损伤小、对硅片平整度依赖小、使产品碎片率低、成品率高。

Description

晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳电池制备领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池的周边刻蚀工艺。
背景技术
在晶体硅太阳电池的扩散工艺过程中，除了会在硅片的正表面形成扩散层外，在硅片的周边也会不可避免地形成扩散层。周边扩散层会连接电池的正反面PN结，使上下电极形成短路，而硅片上存在任何微小的局部短路都会使电池的并联电阻下降，反向电流增大，从而导致晶体硅太阳电池的整体电性能降低。所以，必须将周边扩散层除去以使电池正反面PN结分离。
运用周边刻蚀工艺可以很好地将硅片的周边扩散层除去。目前在工业化生产中一般采用干法等离子体刻蚀工艺去除硅片周边的扩散层。该工艺为采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，这些活性粒子扩散到硅片边缘，在那里与硅进行反应，形成挥发性物质而被去除，达到刻蚀周边的目的。具体做法是将硅片叠在一起，两边用夹板夹紧后，放入刻蚀机的密闭腔室中，然后通入CF4和O2使产生等离子体，这样硅片的边缘就暴露在等离子体气氛中，通过等离子体中的活性离子与硅片边缘反应达到刻蚀周边的目的。此工艺方法设备成本低、操作简单，但在刻蚀过程中，气体会沿着硅片之间的缝隙钻入一定深度，对硅片的正表面产生损伤，通常正表面周边损伤宽度在1～2mm，损伤的地方PN结被破坏，不能产生光电流，导致电池转换效率降低。如果硅片本身平整度不好，刻蚀过程中钻入的气体会更多，制作成电池后光电流损失会更大。夹紧硅片虽然可以减少气体的进入，但容易出现碎片现象，使产品成品率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上现有技术问题的不足，提供一种晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺，该周边刻蚀工艺既可以达到去除硅片周边扩散层的目的，又对硅片正表面周边损伤小、对硅片平整度依赖小、使产品碎片率低、成品率高。
本发明所采用的技术方案为：
一种晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①对至少一片扩散后的硅片进行正表面遮盖，在硅片的正表面放置隔离片，使每片硅片的正表面完全被隔离片遮盖。
②用夹板将硅片和隔离片夹紧，保证硅片的正表面与隔离片之间没有缝隙。
③将夹紧的硅片和隔离片小心平放于等离子体刻蚀机中，进行周边刻蚀。
所述隔离片应具有良好的柔软致密性，使能够填满与硅片表面之间的缝隙。作为优选，所述隔离片的材料为氟橡胶，或聚对苯二甲酸乙二醇酯，或聚氨基甲酸酯。
所述隔离片的大小尺寸规格应大于硅片的表面尺寸，这样隔离片才能完全覆盖住硅片的正表面，同时隔离片的大小尺寸规格又不能太大，太大会导致边缘下垂而遮挡住硅片边缘，影响周边刻蚀效果。作为优选，将所述硅片和隔离片叠放后，隔离片的边缘均超出硅片边缘1～2mm。
作为优选，所述隔离片的厚度为0.3～0.6mm。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和有益效果：在硅片的正表面放置隔离片，使硅片的正表面被完全遮盖且不留有缝隙，这样在刻蚀过程中气体就不易钻入硅片正表面，使硅片正表面的周边损伤宽度在0.2mm以内，比现有技术中1～2mm的周边损伤宽度小很多，这有效增加了晶体硅太阳电池的光电流，提高了电池的转换效率，并且该工艺操作简单，易于规模化生产，隔离片可重复使用，成本低。即使硅片表面不平整，隔离片良好的柔软致密性也可以填满与硅片表面之间的缝隙，从而减少了晶体硅太阳电池对硅片平整度的依赖。隔离片的设置可以减少夹紧过程中使用的力度，从而降低了刻蚀过程中的碎片率，提高了产品成品率。
附图说明
图1所示的是本发明硅片和隔离片的一种叠放示意图；
图2所示的是本发明硅片和隔离片的另一种叠放示意图。
其中：1、硅片；2、隔离片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
实施例1
将清洗制绒后的硅片1进行双面扩散。双面扩散指在石英舟的每个卡槽放置一片硅片1进行扩散，扩散后的硅片1的两面都可作为受光面。将扩散过的硅片1取出，确定其中任意一个受光面作为其正表面，在每片硅片1的正表面放置隔离片2，使每片硅片1的正表面都完全被隔离片2遮盖。
具体的硅片1和隔离片2的叠放数量和叠放方式在满足正表面被遮盖的前提下，可依实际情况而有多种变化：当硅片1的数量为1且硅片1的正表面朝上放置时，硅片和隔离片的排列顺序从上到下为隔离片、硅片；当硅片1的数量为2且硅片1的正表面朝上放置时，硅片和隔离片的排列顺序从上到下为隔离片、硅片、隔离片、硅片，即如图1所示；当硅片1的数量为3且硅片1的正表面朝上放置时，硅片和隔离片的排列顺序从上到下为隔离片、硅片、隔离片、硅片、隔离片、硅片；以此类推。我们也可以选用其他的叠放方式，如图2所示的情况。将两片双面扩散的硅片1进行叠放，正表面靠外，这样叠放后形成的每叠双面扩散的硅片1的靠外的两个面都是正表面，对这样的两叠双面扩散的硅片1进行正表面遮盖时，硅片1和隔离片2的排列顺序就如图2所示：隔离片、硅片(1叠)、隔离片、硅片(1叠)、隔离片。当然，有多少叠双面扩散的硅片1，其叠放顺序就作相应变动。
隔离片2采用0.4mm厚的氟橡胶隔离片，将硅片1和隔离片2叠放后，隔离片2的四个边缘均超出硅片1边缘1mm。叠好后用夹板压紧，并小心平放入等离子体刻蚀机中。
采用现有技术对硅片1进行周边刻蚀，设置参数如下：CF4流量为400sccm，O2流量为45sccm，压力为40Pa，等离子体辉光功率为900W，辉光时间为1400s。
周边刻蚀后的硅片1再经过去磷硅玻璃、镀减反射膜、电极印刷、烧结，得晶体硅太阳电池。对晶体硅太阳电池进行相关性能测试。
对比例1
将清洗制绒后的硅片1进行双面扩散(与实施例1同)，将扩散过的硅片1取出后相互之间对齐叠放，并小心平放入等离子体刻蚀机中。
采用现有技术对硅片1进行周边刻蚀，设置参数同实施例1。
周边刻蚀后的硅片1再经过同实施例1的工艺步骤，得晶体硅太阳电池。对晶体硅太阳电池进行相关性能测试。
测试数据：
Figure BSA00000431526300031
实施例2
将清洗制绒后的硅片1进行单面扩散。单面扩散指在石英舟的每个卡槽放置两片硅片1进行扩散，同一卡槽内的两片硅片1紧贴在一起，实行“背靠背”扩散方式，扩散后每片硅片1靠外的一面作为受光面，也就是正表面。
扩散过的硅片1还是叠在一起取出，在每叠(2片)硅片1的正表面叠放隔离片2：当叠数为1时，硅片1和隔离片2的排列顺序为隔离片、一叠单面扩散的硅片、隔离片；当叠数为2时，硅片1和隔离片2的排列顺序为隔离片、一叠单面扩散的硅片、隔离片、一叠单面扩散的硅片、隔离片，即如图2所示；当叠数为3时，硅片1和隔离片2的排列顺序为隔离片、一叠单面扩散的硅片、隔离片、一叠单面扩散的硅片、隔离片、一叠单面扩散的硅片、隔离片；以此类推。当然，叠放方式在满足正表面被遮盖的前提下也可以为其他。
隔离片2采用0.5mm厚的氟橡胶隔离片，将硅片1和隔离片2叠放后，隔离片2的四个边缘均超出硅片1边缘2mm。叠好后用夹板压紧，并小心平放入等离子体刻蚀机中。
采用现有技术对硅片1进行周边刻蚀，设置参数如下：CF4流量为400sccm，O2流量为45sccm，压力为40Pa，等离子体辉光功率为900W，辉光时间为1200s。
周边刻蚀后的硅片1再经过去磷硅玻璃、镀减反射膜、电极印刷、烧结，得晶体硅太阳电池。对晶体硅太阳电池进行相关性能测试。
对比例2
将清洗制绒后的硅片1进行单面扩散(与实施例2同)，将扩散过的硅片1以叠(2片)为单位取出后，相互之间进行对齐叠放，并小心平放入等离子体刻蚀机中。
采用现有技术对硅片1进行周边刻蚀，设置参数同实施例2。
周边刻蚀后的硅片1再经过同实施例2的工艺步骤，得晶体硅太阳电池。对晶体硅太阳电池进行相关性能测试。
测试数据：
实施例与其相应的对比例的区别是：实施例为在扩散后的硅片正表面放置隔离片后再进行周边蚀刻，而对比例为硅片之间直接进行对齐叠放然后周边蚀刻。由以上测试数据可知，在硅片正表面放置隔离片后，周边刻蚀对硅片正表面周边损伤变小，正面PN结的刻蚀量变小，电池正面的产生光生载流子的区域变大，所以制造成的电池的短路电流Isc增大，转换效率Eff增大，晶体硅太阳电池的整体电性能增大。
本发明的上述实施例是对本发明的说明而不能用于限制本发明，与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (4)

1.一种晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①对至少一片扩散后的硅片(1)进行正表面遮盖，在硅片(1)的正表面放置隔离片(2)，使每片硅片(1)的正表面完全被隔离片(2)遮盖；
②将硅片(1)和隔离片(2)夹紧；
③将夹紧的硅片(1)和隔离片(2)平放于等离子体刻蚀机中，进行周边刻蚀。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺，其特征在于：所述隔离片(2)的材料为氟橡胶，或聚对苯二甲酸乙二醇酯，或聚氨基甲酸酯。
3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺，其特征在于：将所述硅片(1)和隔离片(2)叠放后，隔离片(2)的边缘均超出硅片(1)边缘1～2mm。
4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池周边刻蚀工艺，其特征在于：所述隔离片(2)的厚度为0.3～0.6mm。
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