CN102969401A - 激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，包括步骤如下：制绒、扩散，用光纤激光对扩散后的硅片表面进行划线刻槽实现PN隔离，清洗去除机械损伤层和扩散遗留的PSG，沉积氮化硅，然后丝网印刷烧结。本发明通过改变传统的激光PN隔离工艺流程，将激光隔离PN的工艺在扩散之后完成，可以精确控制刻蚀边缘，完全摆脱湿法刻蚀和传统的激光刻蚀工艺的缺陷，提高太阳电池的光电转换效率和产品的合格率。
Description
技术领域：
本发明涉及太阳电池制作领域，是一种崭新的PN隔离技术，使用激光隔离代替传统的湿法刻蚀技术，是太阳电池生产技术的革新。
背景技术：
在太阳电池生产工艺过程中，需要经过扩散POCl3制作PN结，扩散过程中，太阳电池的正面发射极通过边缘PN结与背面电场导通，需要隔离边缘PN结。传统的激光隔离在丝网印刷之后完成，容易造成粉尘污染和激光对准偏移；现在大部分厂家生产过程中使用的PN隔离技术为湿法刻蚀，是通过化学药液腐蚀达到PN隔离的效果，刻蚀边缘一般离硅片的边缘为1~2mm，容易导致边缘刻蚀不完全和损失过多的正面受光面积等问题。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，替代了传统的太阳电池生产过程中的湿法刻蚀工艺和传统的激光PN隔离工艺，完全可以满足太阳电池生产过程中去除边缘PN结的工艺需求。
本发明采取的技术方案为：
激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，包括步骤如下：先制绒、扩散，再用光纤激光对扩散后的硅片表面进行划线刻槽实现PN隔离，然后清洗去除机械损伤层和扩散遗留的PSG（磷硅玻璃），再沉积氮化硅，然后丝网印刷烧结。
所述的光纤激光使用波长为1064nm、频率为10KHz的光纤激光器，以100~140mm/s的刻线速率围绕扩散后的硅片进行边缘刻槽，刻槽的位置离硅片的边缘距离为0.5mm，刻槽的深度为15~20μ。
所述的清洗使用质量浓度为9%~11%的氢氟酸。
所述的沉积氮化硅的工艺条件：沉积过程中的压强为1500Mtor，腔内的中心温度为450°，氮化硅膜为双层膜，分两步完成：第一层的NH3流量为6.320slm，SiH4的流量为1405sccm；第二层的NH3流量为7.292slm，SiH4的流量为483sccm。
所述的丝网烧结的设备采用传统的Despatch烧结炉，烧结的实际峰值温度为723°~725°，峰值温度烧结的时间为1.8~2.2S，烧结时间主要取决于烧结炉传送履带的速度。
激光隔离的位置在太阳电池的正面，刻槽的位置离硅片的边缘距离为0.5mm，与传统的湿法刻蚀相比，受光面积增加304mm2以上，光电转换效率提升0.22%以上。
本发明通过改变传统的激光PN隔离工艺流程，将激光隔离PN的工艺在扩散之后完成，可以精确控制刻蚀边缘，完全摆脱湿法刻蚀和传统的激光刻蚀工艺的缺陷，提高太阳电池的光电转换效率和产品的合格率。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图；
图2为目前大部分厂家生产太阳电池的工艺流程；
图3为传统激光PN隔离技术工艺流程。
具体实施方式：
实施例1
激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，使用激光隔离扩散过程中形成的边缘PN结，激光隔离在扩散之后、后清洗之前完成，可以有效去除激光隔离产生表面碎屑和机械损伤层，减少少子复合中心。
整个工艺流程如图1所示，具体步骤为：前清洗制绒→扩散→激光PN隔离→后清洗去除PSG和机械损伤层→PECVD沉积氮化硅膜→丝网印刷烧结→测试分选。
激光划线的速率为120mm/s，深度为15μ，刻槽划线的位置离边缘仅有0.5mm，正因为此，太阳电池的正面受光面积将增加304mm2以上，光电转换效率提高0.22%。然后通过后清洗，清洗使用质量浓度为9%的氢氟酸，去除激光刻槽过程中产生的机械碎屑和机械损伤，同时去除硅片表面的PSG，减少复合中心。沉积氮化硅的工艺条件：沉积过程中的压强为1500Mtor，腔内的中心温度为450°，氮化硅膜为双层膜，分两步完成：第一层的NH3流量为6.320slm，SiH4的流量为1405sccm；第二层的NH3流量为7.292slm，SiH4的流量为483sccm。丝网烧结的实际峰值温度为723~725°，峰值温度烧结的时间为1.8~2.0S。最后，将丝网印刷的网版图形面积扩大0.5mm，以便收集因正面受光面积增加产生的少子，提高少子的收集率。
本发明工艺与传统的湿法刻蚀技术制得产品相比，电学性能如下：
实施例2
激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺：前清洗制绒→扩散→激光PN隔离→后清洗去除PSG和机械损伤层→PECVD沉积氮化硅膜→丝网印刷烧结→测试分选。
激光划线的速率为140mm/s，深度为20μ，刻槽划线的位置离边缘仅有0.5mm。然后通过后清洗，清洗使用质量浓度为10%的氢氟酸，去除激光刻槽过程中产生的机械碎屑和机械损伤，同时去除硅片表面的PSG，减少复合中心。沉积氮化硅的工艺条件：沉积过程中的压强为1500Mtor，腔内的中心温度为450°，氮化硅膜为双层膜，分两步完成：第一层的NH3流量为6.320slm，SiH4的流量为1405sccm；第二层的NH3流量为7.292slm，SiH4的流量为483sccm。丝网烧结的实际峰值温度为723~725°，峰值温度烧结的时间为2.0~2.2S。最后，将丝网印刷的网版图形面积扩大0.5mm，以便收集因正面受光面积增加产生的少子，提高少子的收集率。
Claims (6)
1.激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，其特征是，包括步骤如下：制绒、扩散，用光纤激光对扩散后的硅片表面进行划线刻槽实现PN隔离，清洗去除机械损伤层和扩散遗留的磷硅玻璃，沉积氮化硅，然后丝网印刷烧结。
2.根据权利要求1所述的激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，其特征是，所述的光纤激光使用波长为1064nm、频率为10KHz的光纤激光器。
3.根据权利要求1所述的激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，其特征是，所述的光纤激光以100~140mm/s的刻线速率围绕扩散后的硅片进行边缘刻槽，刻槽的位置离硅片的边缘距离为0.5mm，刻槽的深度为15~20μ。
4.根据权利要求1所述的激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，其特征是，所述的清洗使用质量浓度为9%~11%的氢氟酸。
5.根据权利要求1所述的激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，其特征是，所述的沉积氮化硅的工艺条件：压强为1500Mtor，腔内中心温度为450°，沉积的氮化硅膜由双层膜组成，第一层NH3的通量为6.320slm、SiH4的通量为1405sccm；第二层NH3的通量为7.292slm、SiH4的通量为483sccm。
6.根据权利要求1所述的激光隔离高效晶体硅太阳电池的生产工艺，其特征是，所述的丝网印刷烧结的峰值温度为723°，烧结区的实际烧结时间为1.8~2.2S。
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