CN102969392B - 一种太阳能单晶硅电池的单面抛光工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能单晶硅电池的单面抛光工艺，其目的在于解决双面抛光对单晶硅片减薄量过大，导致硅片过薄的问题；链式单面碱抛光液反应难控制的问题；链式酸抛光污染大，废水处理困难的问题。本发明包括前道工艺、背面抛光、丝网印刷与烧结三大步骤，具有抛光液无金属离子污染、硅片减薄量低、无需刻蚀工艺、抛光液调整方便、设备成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产技术领域，特别涉及一种太阳能单晶硅电池的单面抛光工艺。
背景技术
在太阳能晶硅常规电池的生产中，一般采用制绒工艺或抛光工艺对背面进行处理，背面抛光由于具有以下优点而被各企业关注：1）背面反射率增加，提高长波长的光在电池片内的吸收从而提高光电转换效率；2）改善背面接触，常规电池工艺中电池背面用到的导电铝浆中的铝粉颗粒约为5-20μm，硅片制绒后形成的金字塔绒面大小在1-5μm，铝粉在与电池背面接触时由于金字塔有一定的架空作用，使得接触面积较小，若背面改为抛光面，铝粉就可以与电池背面充分接触，降低接触电阻；3）改善背面钝化，由于抛光背表面与制绒背表面相比有更小的表面积，因此硅表面的悬挂键更少，更容易被钝化。
现有的抛光工艺有链式酸抛光、双面碱抛光和链式碱抛光。其中链式酸抛光中用到硝酸和氢氟酸(如CN 102569502 A专利的记载)，对环境有较大的影响，而且污水处理成本较高，抛光效果不理想而不被大家采用；双面碱抛光由于同时对硅片正反两面抛光，对硅片厚度消减（通常称为“减薄”）过大，导致在后序工序生产中碎片率较高，也不被大家认可；现在常用的是链式碱抛光，可以在刻蚀阶段同时完成刻蚀与背抛光，但该技术需要的设备较为昂贵，而且每次反应液配置量大，在生产过程中进行细微调整较为困难。
发明内容
本发明的目的在于解决双面抛光对单晶硅片减薄量过大，导致硅片过薄的问题；链式单面碱抛光抛光液反应难控制的问题；链式酸抛光污染大，废水处理困难的问题，提供一种太阳能单晶硅电池的单面抛光工艺，具有抛光液无金属离子污染、硅片减薄量低、抛光液调整方便、设备成本低的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种太阳能单晶硅电池的单面抛光工艺，所述的单面抛光工艺步骤如下：
（1） 前道工艺：首先将单晶硅片在质量浓度为12-16%的NaOH溶液中预清洗30-50s，再用纯水洗净；接着在制绒液中进行制绒，在单晶硅片正面、背面形成金字塔绒面结构，并经纯水清洗和甩干；然后在单晶硅片正面进行磷扩散，形成n型发射极，扩散电阻范围为70-75R□；用体积浓度为8-12%的HF溶液将单晶硅片表面的磷硅玻璃清洗干净，并甩干；最后在单晶硅片正面用PECVD法沉积一层氮化硅减反射膜；
（2）背面抛光：将前道工艺制得的单晶硅片装入硅片篮中，放入化学抛光槽中进行背面抛光，背面抛光时的温度为65-85℃，时间为5-15min，抛光液各组分及其体积百分含量如下：四甲基氢氧化铵或甲基三乙基氢氧化铵 15-20%，异丙醇3-5%， 十二烷基三甲基氯化铵0.5-1%，纯水余量；
（3） 丝网印刷与烧结：在步骤（2）处理完的单晶硅片的正面、背面通过丝网印刷制电极，烘干和烧结，使之与单晶硅片形成欧姆接触，获得背面抛光单晶硅电池。
本发明采用的碱抛光工艺采用化学槽式反应，具有抛光液无金属离子污染、硅片减薄量低、无需刻蚀工艺、抛光液调整方便、设备成本低的优点，可以很好的解决双面抛光对单晶硅片减薄量过大，导致硅片过薄的问题；链式单面碱抛光抛光液反应难控制的问题；链式酸抛光污染大，废水处理困难的问题。
作为优选，步骤（1）中预清洗使用的NaOH溶液的温度控制在70-90℃。
作为优选，步骤（1）中，制绒液各组分的组成及其质量百分含量为：1-1.5%的NaOH，0.1-0.3%的Na2SiO3，2.5-3.5%的异丙醇，水余量
作为优选，制绒的温度控制在70-90℃，时间为15-30min。
作为优选，步骤（1）中所述氮化硅减反射膜厚度为65-75nm，折射率为1.9-2.1。
本发明的有益效果是：具有抛光液无金属离子污染、硅片减薄量低、无需刻蚀工艺、抛光液调整方便、设备成本低的优点。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1：
（1） 前道工艺：首先将单晶硅片在温度80℃、质量浓度为14%的NaOH溶液中预清洗30s，去掉硅片表面损伤层，并经纯水清洗。接着在制绒液中进行制绒，在单晶硅片正面、背面形成金字塔绒面结构，并经纯水清洗和甩干；制绒液各组分的组成及其质量百分比含量为：1.2%的NaOH，0.2%的Na2SiO3，3%的异丙醇，水余量；制绒的温度控制在80℃，时间为15min。然后在单晶硅片正面进行磷扩散，形成n型发射极，扩散电阻范围为70R□；用体积浓度为10%的HF溶液将单晶硅片表面的磷硅玻璃清洗干净，并甩干；最后在单晶硅片正面用PECVD法沉积一层氮化硅减反射膜，氮化硅减反射膜厚度为75nm，折射率为2.05。
（2）背面抛光：将前道工艺制得的单晶硅片装入硅片篮中，放入化学抛光槽中进行背面抛光，背面抛光时的温度为75℃，时间为5min，抛光液各组分及其体积百分含量如下：四甲基氢氧化铵15%，异丙醇3%， 十二烷基三甲基氯化铵0.8%，纯水余量。
（3） 丝网印刷与烧结：在步骤（2）处理完的单晶硅片的正面、背面通过丝网印刷制电极（具体为：将导电银铝浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片的背面并烘干，作为烧结后电池背面的引出电极，将导电铝浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片背面并烘干，作为电池烧结后的背电场导出电流，将导电银浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片正面并烘干，作为电池烧结后的正面电极导出电流），烘干和烧结，使之与单晶硅片形成欧姆接触，获得背面抛光单晶硅电池，并测试电池片电性能，如表1。
实施例2：
本实施例同实施例1，不同之处在于：背面抛光时间为10min。
实施例3：
本实施例同实施例1，不同之处在于：背面抛光时间为15min。
实施例4：
本实施例同实施例1，不同之处在于：背面抛光时的温度为80℃，时间为15min。
实施例5：
本实施例同实施例1，不同之处在于：背面抛光时的温度为85℃，时间为10min。
表1：
从表1数据中可以看出减薄量不超过0.7g，即厚度减薄在2μm左右，对硅片的后续工序影响不大，否则会导致碎片率升高。抛光时间和温度变化对抛光效果有明显的影响，在本发明的提供范围内，时间越长，温度越高则抛光程度越好，则对应的电池片电性能越好。
实施例6：
（1） 前道工艺：首先将单晶硅片在温度70℃、质量浓度为12%的NaOH溶液中预清洗50s，去掉硅片表面损伤层，并经纯水清洗。接着在制绒液中进行制绒，在单晶硅片正面、背面形成金字塔绒面结构，并经纯水清洗和甩干；制绒液各组分的组成及其质量百分比含量为：1%的NaOH，0.3%的Na2SiO3，2.5%的异丙醇，水余量；制绒的温度控制在70℃，时间为30min。然后在单晶硅片正面进行磷扩散，形成n型发射极，扩散电阻范围为75R□；用体积浓度为8%的HF溶液将单晶硅片表面的磷硅玻璃清洗干净，并甩干；最后在单晶硅片正面用PECVD法沉积一层氮化硅减反射膜，氮化硅减反射膜厚度为75nm，折射率为2.05。
（2）背面抛光：将前道工艺制得的单晶硅片装入硅片篮中，放入化学抛光槽中进行背面抛光，背面抛光时的温度为65℃，时间为15min，抛光液各组分及其体积百分含量如下：四甲基氢氧化铵20%，异丙醇3%， 十二烷基三甲基氯化铵0.5%，纯水余量。
（3） 丝网印刷与烧结：在步骤（2）处理完的单晶硅片的正面、背面通过丝网印刷制电极（具体为：将导电银铝浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片的背面并烘干，作为烧结后电池背面的引出电极，将导电铝浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片背面并烘干，作为电池烧结后的背电场导出电流，将导电银浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片正面并烘干，作为电池烧结后的正面电极导出电流），烘干和烧结，使之与单晶硅片形成欧姆接触，获得背面抛光单晶硅电池。
实施例7：
（1） 前道工艺：首先将单晶硅片在温度90℃、质量浓度为16%的NaOH溶液中预清洗30s，去掉硅片表面损伤层，并经纯水清洗。接着在制绒液中进行制绒，在单晶硅片正面、背面形成金字塔绒面结构，并经纯水清洗和甩干；制绒液各组分的组成及其质量百分比含量为：1.5%的NaOH，0.1%的Na2SiO3，3.5%的异丙醇，水余量；制绒的温度控制在90℃，时间为15min。然后在单晶硅片正面进行磷扩散，形成n型发射极，扩散电阻范围为75R□；用体积浓度为12%的HF溶液将单晶硅片表面的磷硅玻璃清洗干净，并甩干；最后在单晶硅片正面用PECVD法沉积一层氮化硅减反射膜，氮化硅减反射膜厚度为75nm，折射率为2.05。
（2）背面抛光：将前道工艺制得的单晶硅片装入硅片篮中，放入化学抛光槽中进行背面抛光，背面抛光时的温度为75℃，时间为10min，抛光液各组分及其体积百分含量如下：甲基三乙基氢氧化铵15%，异丙醇5%， 十二烷基三甲基氯化铵1%，纯水余量。
（3） 丝网印刷与烧结：在步骤（2）处理完的单晶硅片的正面、背面通过丝网印刷制电极（具体为：将导电银铝浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片的背面并烘干，作为烧结后电池背面的引出电极，将导电铝浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片背面并烘干，作为电池烧结后的背电场导出电流，将导电银浆丝网印刷在步骤（2）处理完的单晶硅片正面并烘干，作为电池烧结后的正面电极导出电流），烘干和烧结，使之与单晶硅片形成欧姆接触，获得背面抛光单晶硅电池。
实施例6-7的结果与实施例1-5类似，在此不做赘述。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (1)
1.一种太阳能单晶硅电池的单面抛光工艺，其特征在于：所述的单面抛光工艺步骤如下：
（1） 前道工艺：首先将单晶硅片在质量浓度为12-16%的NaOH溶液中预清洗30-50s，再用纯水洗净；接着在制绒液中进行制绒，在单晶硅片正面、背面形成金字塔绒面结构，并经纯水清洗和甩干；然后在单晶硅片正面进行磷扩散，形成n型发射极，扩散电阻范围为70-75R□；用体积浓度为8-12%的HF溶液将单晶硅片表面的磷硅玻璃清洗干净，并甩干；最后在单晶硅片正面用PECVD法沉积一层氮化硅减反射膜；
（2）背面抛光：将前道工艺制得的单晶硅片装入硅片篮中，放入化学抛光槽中进行背面抛光，背面抛光时的温度为65-85℃，时间为5-15min，抛光液各组分及其体积百分含量如下：甲基三乙基氢氧化铵 15-20%，异丙醇3-5%， 十二烷基三甲基氯化铵0.5-1%，纯水余量；
（3） 丝网印刷与烧结：在步骤（2）处理完的单晶硅片的正面、背面通过丝网印刷制电极，烘干和烧结，使之与单晶硅片形成欧姆接触，获得背面抛光单晶硅电池；
步骤（1）中预清洗使用的NaOH溶液的温度控制在70-90℃；
步骤（1）中，制绒液各组分的组成及其质量百分含量为：1-1.5%的NaOH，0.1-0.3%的Na2SiO3，2.5-3.5%的异丙醇，水余量；
步骤（1）中所述氮化硅减反射膜厚度为65-75nm，折射率为1.9-2.1；制绒的温度控制在70-90℃，时间为15-30min。
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