CN103050573A - 一种背钝化电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种背钝化电池的制备方法，属于太阳能电池生产方法技术领域。其工艺步骤为：先将P型单晶硅片清洗制绒；再进行P扩散；然后用腐蚀溶液将硅片背面腐蚀抛光；再分别用HF溶液清洗硅片正面，按RCA方法清洗硅片背面；接着在电池背面按顺序沉积非晶硅，氧化铝以及氮化硅，在硅片正面沉积氮化硅；利用激光或者腐蚀浆料在硅片背面将沉积的薄膜层局部去除；最后印刷电极并烧结。本发明的有益效果是:电池片采用背面叠层钝化，尤其是采用非晶硅,氧化铝和氮化硅叠层钝化，使电池背面不仅具有良好的电学钝化效果,而且对长波段具有良好的内反射效果,电池的长波段具有良好的光谱响应,太阳光的利用率和电池光电转换效率得到了提升。

Description

一种背钝化电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型背钝化电池的方法，属于太阳能电池生产方法技术领域。
背景技术
光伏发电技术是21世纪一个重要的新能源技术领域，但是目前生产中的光伏发电效率较低。寻求新技术、新材料、新工艺，提高太阳能电池光电转化效率，降低单位发电成本是当前一个迫切的任务。
太阳能电池电池的光电转化效率与电池对太阳能入射光线各个波段的光电响应密切相关。现有常规电池片在可见光波段的响应较好，但由于电池背面的强复合作用，对太阳光中的长波段利用很少。
目前已有的背钝化电池制备方法主要采用两步高温扩散方法,能耗高、技术复杂。
发明内容
针对现有技术中太阳能电池片的上述缺点，本发明提供一种新型背钝化电池的方法，能够更好的利用太阳光的长波段光线，提高电池的转换效率。
本发明的技术方案为：
一种新型背钝化电池的制备方法，其工艺步骤为：
1）  将电阻为0.2Ω·cm至10Ω·cm的P型单晶硅片，经过常规清洗后进行酸制绒或者碱制绒；
2）  将制绒后的硅片进行P扩散，扩散温度为800℃至900℃，方阻为40Ω/cm至120Ω/cm；
3）  利用酸腐蚀溶液或者碱腐蚀溶液将硅片背面腐蚀并进行抛光；
4）  用1%至15%的HF溶液清洗硅片1至8分钟，去除正面的磷硅玻璃，用主要成分为H2O2和NH3.H2O的混合溶液清洗硅片背面，温度为50℃至90℃；
5）  硅片背面沉积非晶硅、氧化铝和氮化硅叠层薄膜，薄膜厚度为10nm至150nm；在硅片正面沉积氮化硅薄膜，厚度为50nm至100nm；
6）  利用激光局部去除硅片背面沉积的薄膜层，形成一些薄膜开孔；
7）  用1%至6%的KOH溶液清洗硅片背面1至8分钟，去除背面的激光损伤层；
8）  在电池背面和正面印刷电极，烧结，烧结温度为400℃至800℃。
作为本发明的进一步改进，所述的薄膜沉积方法为等离子体增强型气象化学沉积（PECVD）或者原子层沉积（ALD）。
作为本发明的进一步改进，步骤1）中掺杂浓度为0.2Ω·cm，步骤2）中扩散温度为830℃、方阻为60Ω/cm，步骤3）中利用20%的KOH溶液将硅片背面腐蚀并进行抛光，步骤4）中用5%的HF溶液清洗硅片正面和背面5分钟，步骤5）中硅片背面沉积的非晶硅、氧化铝和氮化硅叠层薄膜的厚度为83nm，在硅片正面沉积的氮化硅薄膜的厚度为80nm，步骤7）中用2%的KOH溶液清洗硅片背面5分钟。
作为本发明的进一步改进，步骤1）中掺杂浓度为1Ω·cm，步骤2）中扩散温度为880℃、方阻为65Ω/cm，步骤3）中利用15%的KOH溶液将硅片背面腐蚀并进行抛光，步骤4）中用10%的HF溶液清洗硅片正面和背面3分钟，步骤5）中硅片背面沉积的非晶硅、氧化铝和氮化硅叠层薄膜的厚度为75nm，在硅片正面沉积的氮化硅薄膜的厚度为82nm，步骤7）中用1%的KOH溶液清洗硅片背面5分钟。
本发明的有益效果是：电池片采用背面叠层钝化，尤其是采用非晶硅,氧化铝和氮化硅叠层钝化，使电池背面不仅具有良好的电学钝化效果,而且对长波段具有良好的内反射效果,电池的长波段具有良好的光谱响应,太阳光的利用率和电池光电转换效率得到了提升。
 
附图说明
图1是现有技术中太阳能电池片生产工艺的流程框图；
图2是本发明背钝化电池制备方法的生产工艺流程框图。
具体实施方式
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
操作步骤如下：
选择P型单晶硅片，晶面为（100），掺杂浓度为2Ω·cm，进行常规清洗，在1.5%的KOH溶液中制备表面绒面，温度为70℃，时间为20分钟。
将制绒后的硅片放入P扩散管中进行扩散，扩散温度为830℃，扩散方阻为60Ω/cm。
在20%的KOH溶液中腐蚀并抛光硅片背面，温度为70℃，时间为5分钟。
用主要成分为H2O2和NH3.H2O的混合溶液清洗硅片背面15分钟，用5%的HF溶液清洗硅片正面和背面5分钟。
在硅片背面用PECVD沉积非晶硅、氧化铝和氮化硅叠层钝化薄膜，厚度为83nm。
在硅片正面用PECVD沉积氮化硅钝化薄膜，厚度为80nm。
利用激光将背面沉积的薄膜局部开孔。
用2%的KOH溶液清洗硅片背面5分钟，去除激光刻蚀引入的损伤层。
在硅片背面和正面的印刷电极，烧结。
经测试，本案例制备出来的电池片对大于900nm的长波段的光谱响应提高了10%，电池效率提高了3.5%。
实施例2
操作步骤如下：
选择P型单晶硅片，晶面为（100），掺杂浓度为1Ω·cm，进行常规清洗，在1%的KOH溶液中制备表面绒面，温度为70℃，时间为24分钟。
将制绒后的硅片放入P扩散管中进行扩散，扩散温度为880℃，扩散方阻为65Ω/cm。
在15%的KOH溶液中腐蚀并抛光硅片背面，温度为74℃，时间为5分钟。
用主要成分为H2O2和NH3.H2O的混合溶液清洗硅片背面20分钟，用10%的HF溶液清洗硅片正面和背面3分钟。
在硅片背面用PECVD沉积非晶硅，氧化铝和氮化硅叠层钝化薄膜，厚度为75nm。
在硅片正面用PECVD沉积氮化硅钝化薄膜，厚度为82nm。
利用激光将背面沉积的薄膜局部开孔。
用1%的KOH溶液清洗硅片背面5分钟，去除激光刻蚀引入的损伤层。
在硅片背面和正面的印刷电极，烧结。
经测试，本案例制备出来的电池片对大于900nm的长波段的光谱响应提高了8%，电池效率提高了3%。

Claims (5)

1.一种背钝化电池的制备方法，其具体步骤为：
1）将电阻掺杂浓度为0.2Ω·cm至10Ω·cm的P型单晶硅片，经过常规清洗后进行酸制绒或者碱制绒；
2）将制绒后的硅片进行P扩散，扩散温度为800℃至900℃，方阻为40Ω/cm至120Ω/cm；
3）利用酸腐蚀溶液或者碱腐蚀溶液将硅片背面腐蚀并进行抛光；
4）用1%至15%的HF溶液清洗硅片1至8分钟，去除正面的磷硅玻璃，用主要成分为H2O2和NH3.H2O的混合溶液清洗硅片背面，温度为50℃至90℃；
5）硅片背面沉积非晶硅、氧化铝和氮化硅叠层薄膜，薄膜厚度为10nm至150nm；在硅片正面沉积氮化硅薄膜，厚度为50nm至100nm；
6）利用激光局部去除硅片背面沉积的薄膜层，形成若干薄膜开孔；
7）用1%至15%的HF溶液清洗硅片背面1至8分钟，去除背面的激光损伤层；
8）在电池背面和正面印刷电极，烧结，烧结温度为400℃至800℃。
2.根据权利要求1所述的背钝化电池的制备方法，其特征在于：所述方法步骤5）中的薄膜沉积方法为等离子体增强型气象化学沉积（PECVD）或者原子层沉积（ALD）。
3.根据权利要求1或2所述的背钝化电池的制备方法，其特征在于：所述制备方法中使用的碱性溶液为KOH或者NaOH溶液。
4.根据权利要求1或2所述的背钝化电池的制备方法，其特征在于：步骤1）中掺杂浓度为0.2Ω·cm，步骤2）中扩散温度为830℃、方阻为60Ω/cm，步骤3）中利用20%的KOH溶液将硅片背面腐蚀并进行抛光，步骤4）中用5%的HF溶液清洗硅片正面和背面5分钟，步骤5）中硅片背面沉积的非晶硅、氧化铝和氮化硅叠层薄膜的厚度为83nm，在硅片正面沉积的氮化硅薄膜的厚度为80nm，步骤7）中用2%的KOH溶液清洗硅片背面5分钟。
5.根据权利要求1或2所述的背钝化电池的制备方法，其特征在于：步骤1）中掺杂浓度为1Ω·cm，步骤2）中扩散温度为880℃、方阻为65Ω/cm，步骤3）中利用15%的KOH溶液将硅片背面腐蚀并进行抛光，步骤4）中用10%的HF溶液清洗硅片正面和背面3分钟，步骤5）中硅片背面沉积的非晶硅、氧化铝和氮化硅叠层薄膜的厚度为75nm，在硅片正面沉积的氮化硅薄膜的厚度为82nm，步骤7）中用1%的KOH溶液清洗硅片背面5分钟。
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