CN103178159B - 一种晶体硅太阳能电池刻蚀方法 - Google Patents

一种晶体硅太阳能电池刻蚀方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳能利用技术领域，具体地说，本发明是一种应用于硅太阳电池刻蚀（背腐蚀）工段的方法。本发明是使用有机碱混合液代替氢氧化钾，又因为有机碱混合液只与硅反应，且能达到抛光效果，同时有机碱液与磷硅玻璃几乎不反应；生产中的硅片经过工艺槽后背面和侧面的磷硅玻璃已被去除，而扩散面磷硅玻璃完好，所以在扩散面不被破坏的情况下使得非扩散面抛光，从而使得非扩散面与背场银浆增加有效接触，以提高电池片短路电流、开路电压、并联电阻及转换效率。

Description

一种晶体硅太阳能电池刻蚀方法
技术领域
本发明涉及太阳能利用技术领域，具体地说，本发明是一种应用于硅太阳电池刻蚀（背腐蚀）工段的方法。
背景技术
目前，单、多晶硅太阳电池的主要制造工艺已经标准化，其主要步骤如下：
a.化学清洗及表面织构化处理：通过化学反应使原本光亮的硅片表面形成蜂窝状的结构以增加光的吸收。
b.扩散：P型硅片在扩散后表面变成N型，形成PN结，使得硅片具有光伏效应。扩散的浓度、深度以及均匀性直接影响太阳电池的电性能，扩散进杂质的总量用方块电阻来衡量，杂质总量越小，方块电阻越大。
c.刻蚀（背腐蚀）：该步骤的目的在于去掉扩散时在硅片边缘形成的将PN结两端短路的导电层，并且去掉扩散时硅片扩散面产生的SiO2和P2O5（磷硅玻璃）。
d.沉积减反射膜：目前主要有两类减反射膜，氮化硅膜和氧化钛膜，主要起减反射和钝化的作用。
e.印刷电极。
f.烧结：使印刷的电极与硅片之间形成合金的过程。
现行工艺中刻蚀方法有两种，即干法刻蚀与湿法刻蚀，本发明适用于配合湿法刻蚀；所谓湿法刻蚀是指以化学药液对硅片进行化学腐蚀，以达到刻边与去除磷硅玻璃的目的，具体过程如下：
A.现行工艺刻蚀工序使用链式设备（如RENA），即反应槽体上铺满滚轮，硅片在滚轮上随着滚轮转动向前运动，同时与药液接触，并进行反应。
B.硅片首先经过药液配比为330g/L硝酸+30g/L氢氟酸+350g/L硫酸混合液的工艺槽，药液温度为8度，反应时间为90秒，并保证硅片下表面接触药液，以达到去除背面及侧面的P/N结和磷硅玻璃的目的。
C.之后硅片经过Rinse1，药液为纯净（DI）水，并保证液体没过硅片，以达到对硅片清洗的目的。
D.之后硅片经过碱槽，药液为浓度为5%的氢氧化钾，反应温度为20度，反应时间为10秒，并保证药液以喷淋的方式对硅片进行冲洗，已达到去除在工艺槽中产生的多孔硅。
E.之后硅片经过Rinse2，药液为DI水，并保证液体没过硅片，已达到对硅片清洗的目的。
F.之后硅片经过酸洗槽，药液为8%浓度的氢氟酸药液，温度为常温，反应时间为60秒，并确保药液没过硅片，以确定去除硅片扩散面的磷硅玻璃。
G.之后硅片经过Rinse3，药液为DI水，并保证液体没过硅片，已达到对硅片清洗的目的。
发明内容
现行工艺中，刻蚀碱槽药液为低浓度的氢氧化钾，目的是去掉硅片在工艺槽中产生的多孔硅，但对硅片两面的绒面并无明显影响，更无法达到非扩散面抛光的作用；本发明是使用有机碱混合液代替氢氧化钾，又因为有机碱混合液只与硅反应，且能达到抛光效果，同时有机碱液与磷硅玻璃几乎不反应；生产中的硅片经过工艺槽后背面和侧面的磷硅玻璃已被去除，而扩散面磷硅玻璃完好，所以在扩散面不被破坏的情况下使得非扩散面抛光，从而使得非扩散面与背场银浆增加有效接触，以提高电池片短路电流、开路电压、并联电阻及转换效率。
本发明具体可采用由以下顺序的步骤组成的技术方案：
（1）现行工艺刻蚀工序使用链式设备（如RENA），即反应槽体上铺满滚轮，硅片在滚轮上随着滚轮转动向前运动，同时与药液接触，并进行反应。
（2）硅片首先经过药液配比为330g/L硝酸+30g/L氢氟酸+350g/L硫酸混合液的工艺槽，药液温度为8度，反应时间为90秒，并保证硅片下表面接触药液，以达到去除背面及侧面的P/N结和磷硅玻璃的目的。
（3）之后硅片经过Rinse1，药液为DI水，并保证液体没过硅片，已达到对硅片清洗的目的。
（4）之后硅片经过碱槽，药液配比为50g/L胆碱+250g/L的四甲基氢氧化铵（TMAH）+100g/L异丙醇的水溶液，温度为65摄氏度，反应时间为90秒，并保证药液以喷淋的方式对硅片进行冲洗，达到非扩散面抛光的目的。
（5）之后硅片经过Rinse2，药液为DI水，并保证液体没过硅片，已达到对硅片清洗的目的。
（6）之后硅片经过酸洗槽，药液为8%浓度的氢氟酸药液，温度为常温，反应时间为60秒，并确保药液没过片子，以确定去除硅片扩散面的磷硅玻璃。
（7）之后硅片经过Rinse3药液为DI水，并保证液体没过硅片，已达到对硅片清洗的目的。
附图说明
图1为刻蚀后光学显微镜下绒面对比效果图；
图2为本发明显微镜下绒面平整度效果图；
图3为常规刻蚀工艺显微镜下绒面平整度效果图。
具体实施方式
采用相同的硅片原材料：P型多晶硅片，电阻率0.5~3Ω·cm，分别用本发明刻蚀新工艺及正常刻蚀工艺，其他工序使用相同的正常工艺，过程中对比非扩散面绒面，并对比效率。
刻蚀后绒面对比，从图1中可以看出使用常规刻蚀工艺的硅片非扩散面绒面小且密集，同时表面平整性较差，而使用发明刻蚀工艺的硅片非扩散面绒面非常大，而且平整性良好，已经有明显的抛光效果。
显微镜下绒面平整度对比，从图2和图3的对比图中可以看出，通过光学显微镜下绒面大小及3D显微镜下绒面平整度对比可以确定：使用发明刻蚀工艺的硅片非扩散面有明显的抛光效果。
电性能对比：
如表1所示，编号为奇数的实施例采用发明刻蚀工艺，编号为偶数的实施例采用常规刻蚀工艺：
表1
对比表1，可以明显看出采用发明工艺的实施例中短路电流、开压都有所提高，效率平均提高0.1%。
本发明的主要优点：
本发明是在不增加工艺复杂度的情况下，达到非扩散面抛光的目的，非扩散面抛光会增加非扩散面与背场银浆增加有效接触，以提高电池片短路电流、开路电压、并联电阻及转换效率。

Claims (1)

1.一种晶体硅太阳能电池刻蚀方法，包括将硅片经过碱槽用药液以喷淋的方式对硅片进行冲洗的步骤，其特征在于：碱槽中的药液使用有机碱混合液代替氢氧化钾，药液配比为50g/L胆碱+250g/L的四甲基氢氧化铵（TMAH）+100g/L异丙醇的水溶液，药液温度为65摄氏度，反应时间为90秒；使用有机碱混合液代替氢氧化钾，有机碱混合液只与硅反应，且能达到抛光效果，同时有机碱液与磷硅玻璃几乎不反应；生产中的硅片经过工艺槽后背面和侧面的磷硅玻璃已被去除，而扩散面磷硅玻璃完好，扩散面在不被破坏的情况下使得非扩散面抛光，从而使得非扩散面与背场银浆增加有效接触，以提高电池片短路电流、开路电压、并联电阻及转换效率。
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