CN102386284A

CN102386284A - 一种晶体硅太阳能电池的制备方法

Info

Publication number: CN102386284A
Application number: CN2011103877613A
Authority: CN
Inventors: 殷涵玉; 王登志; 王栩生; 章灵军
Original assignee: CSI Solar Technologies Inc; Canadian Solar China Investment Co Ltd
Current assignee: CSI Solar Power Group Co Ltd; CSI Solar Technologies Inc; Canadian Solar China Investment Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：制绒—扩散—刻边—去杂质玻璃层—去杂质富集层—镀膜—印刷—烧结，即可得到所述晶体硅太阳能电池。本发明在去杂质玻璃层之后进行了去杂质富集层的操作，实现了去除硅片表层的杂质富集层的目的。实验证明，相比现有的制备工艺，经过本发明的方法制备得到的太阳能电池的短波响应良好，光电转换效率有0.1%~0.3%左右的绝对提升，取得了意想不到的技术效果。

Description

一种晶体硅太阳能电池的制备方法

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池的制备方法，属于晶体硅太阳能电池制造领域。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，晶体硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能。因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。研发高性价比的晶体硅太阳能电池已经成为各国光伏企业的主要研究方向之一。

现有的晶体硅太阳能电池的制备工艺流程包括：制绒—扩散—刻边—去杂质玻璃层—镀膜—印刷—烧结。其中，扩散是制备晶体硅太阳能电池的核心步骤，通常采用液态源的高温扩散来实现。

在扩散过程中，除了生成扩散的目标杂质原子外，还会在硅片表面形成一层包含目标杂质的杂质玻璃层（如磷硅玻璃层）；而在硅片表层的杂质浓度通常较高，形成杂质富集层。对于上述包含目标杂质的玻璃层（如磷硅玻璃层），需要采用HF溶液清洗去除；而对于杂质富集层，目前通常不做任何处理。

然而，研究发现，杂质富集层该区域往往会产生诸多不良影响，比如形成高密度的深能级复合中心，降低硅片的少子寿命。而由于硅不与HF溶液发生反应，所以常规的电池生产流程中去磷硅玻璃工艺不能有效去除硅片表层的杂质富集层，因而按照现有的制备工艺流程制造的太阳能电池的短波响应比较差。

发明内容

本发明目的是提供一种晶体硅太阳能电池的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：制绒—扩散—刻边—去杂质玻璃层—去杂质富集层—镀膜—印刷—烧结，即可得到所述晶体硅太阳能电池。

上文中，除了去杂质富集层之外，其他步骤均可以采用现有技术。

所述杂质玻璃层可以是磷硅玻璃层或硼硅玻璃层。

上述技术方案中，所述去杂质富集层的方法为：在硅片去杂质玻璃层之后，进行至少一次湿化学清洗，去除杂质富集层；所述湿化学清洗所用的清洗液包括硅氧化剂和二氧化硅溶解剂。

所述清洗液中的硅氧化剂是用来将硅片氧化成二氧化硅，所述二氧化硅溶解剂是用来溶解二氧化硅。本发明的作用机理是清洗液中具有氧化功能的组分（硅氧化剂）将硅片表面氧化，然后具有溶解二氧化硅功能的组分（二氧化硅溶解剂）将氧化层溶解，逐步剥离硅片表面原子，从而实现去除硅片表层的杂质富集层的目的。

当然，还可以通过控制硅氧化剂和二氧化硅溶解剂的配比、反应温度、反应时间控制剥离的厚度；此外，本发明的清洗液中不含有金属离子，可以避免采用NaOH、KOH等碱性溶液造成金属离子污染的可能。

上述技术方案中，所述硅氧化剂选自HNO₃、H₂SO₄、H₂O₂、KMnO₄、K₂Cr₂O₇、氢化铵（NH₄H）、CH₃COOH和O₃中的一种或几种；所述二氧化硅溶解剂选自NH₄F、NH₄HF₂、HF和NH₄OH中的一种或几种。

上述技术方案中，所述湿化学清洗的清洗温度为5~150℃，清洗时间为50~600秒。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明在去杂质玻璃层之后进行了去杂质富集层的操作，实现了去除硅片表层的杂质富集层的目的，试验证明，相比现有的制备工艺，经过本发明的方法制备得到的太阳能电池的短波响应良好，光电转换效率有0.1%~0.3%左右的绝对提升，取得了意想不到的技术效果。

2．本发明的制备方法简单，易于操作，可以在现有设备及工艺的基础上实现，适于推广应用。

附图说明

附图1是本发明实施例一和对比例一的电池的量子响应对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

一种晶体硅太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：

(1) 去除硅片表面损伤层，并形成绒面；

(2) 将上述硅片放入扩散炉中进行扩散；

(3) 将扩散后的硅片进行刻蚀，去除硅片的周边结；

(4) 采用HF溶液去上述硅片表面的杂质玻璃层；

(5) 将上述硅片放入HNO₃-NH₄F的去离子水溶液中进行湿化学清洗，其中，HNO₃的浓度为68%，NH₄F的浓度为40%，HNO₃、NH₄F和水三者的体积比为25：1：12~25：1:50，温度为5~45℃，时间为50~400 s；

(6) 在上述硅片表面沉积氮化硅减反膜；

(7) 将上述硅片进行印刷，制备前后电极；

(8) 将印刷后的硅片进行烧结，制备成电池。

效率测试：采用上述制备方法获得的太阳能电池的短波响应良好，光电转换效率为18.49%。

实施例二

一种晶体硅太阳电池的制造方法，包括以下步骤：

(1) 去除硅片表面损伤层，并形成绒面；

(2) 将上述硅片放入扩散炉中进行扩散；

(3) 将扩散后的硅片进行刻蚀，去除硅片的周边结；

(4) 采用HF溶液去上述硅片表面的杂质玻璃层；

(5) 将上述硅片放入HNO₃-HF-H₂O₂混合溶液中进行湿化学清洗，其中，HNO₃的浓度为68%，HF的浓度为49%，H₂O₂的浓度为30%，三者的体积比为50:0.3:50~50:1:80，温度为5~50℃，时间为50~600 s；

(6) 在上述硅片表面沉积氮化硅减反膜；

(7) 将上述硅片进行印刷，制备前后电极；

(8) 将印刷后的硅片进行烧结，制备成电池。

效率测试：采用上述制备方法获得的太阳能电池的短波响应良好，光电转换效率为18.43%。

实施例三

一种晶体硅太阳电池的制造方法，包括以下步骤：

(1) 去除硅片表面损伤层，并形成绒面；

(2) 将上述硅片放入扩散炉中进行扩散；

(3) 将扩散后的硅片进行刻蚀，去除硅片的周边结；

(4) 采用HF溶液去上述硅片表面的杂质玻璃层；

(5) 将上述硅片放入KMnO₄-HF-H₂O混合溶液中进行湿化学清洗，其中，KMnO₄为50~5000g，浓度为49%的氢氟酸100~4000mL，H₂O为200~500L，温度为5~100℃，时间为50~600 s；

(6) 在上述硅片表面沉积氮化硅减反膜；

(7) 将上述硅片进行印刷，制备前后电极；

(8) 将印刷后的硅片进行烧结，制备成电池。

效率测试：采用上述制备方法获得的太阳能电池的短波响应良好，光电转换效率为18.36%。

对比例一

一种晶体硅太阳电池的制造方法，采用现有技术，包括如下步骤：制绒—扩散—刻边—去除杂质玻璃层—镀膜—印刷—烧结。

效率测试：采用上述制备方法获得的太阳能电池的短波响应较差，光电转换效率为18.17%。

参见附图1所示，由上述实施例一和对比例一的量子响应对比图可见，相比现有的制备工艺（对比例一），经过本发明的方法制备得到的太阳能电池的短波响应有明显提高，光电转换效率有0.3%左右的绝对提升，取得了意想不到的技术效果。

Claims

1.一种晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：制绒—扩散—刻边—去杂质玻璃层—去杂质富集层—镀膜—印刷—烧结，即得到所述晶体硅太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述去杂质富集层的方法为：在硅片去杂质玻璃层之后，进行至少一次湿化学清洗，去除杂质富集层；所述湿化学清洗所用的清洗液包括硅氧化剂和二氧化硅溶解剂。

3.根据权利要求2所述的晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述硅氧化剂选自HNO₃、H₂SO₄、H₂O₂、KMnO₄、K₂Cr₂O₇、NH₄H、CH₃COOH和O₃中的一种或几种；所述二氧化硅溶解剂选自NH₄F、NH₄HF₂、HF和NH₄OH中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述湿化学清洗的清洗温度为5~150℃，清洗时间为50~600秒。