CN103400905A - 太阳能电池背场激光pn隔离工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池背场激光PN隔离工艺，包括步骤：前清洗制绒、扩散、PN隔离、后清洗、等离子体增强化学气相沉积法沉积氮化硅、丝网印刷烧结、测试分选；所述PN隔离采用激光刻蚀，具体方法是：在太阳能电池的背面，利用光纤激光器以100～120mm/s的刻线速率围绕硅片的背面表面进行边缘刻槽，所述刻槽离硅片的边缘距离为0.5mm，刻槽深度为10～15μm，从而实现PN隔离。本发明使用激光隔离代替传统的湿法刻蚀工艺，并且对传统激光刻蚀的工艺进行了改善，完全可以满足太阳能电池生产过程中去除边缘PN结的工艺需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光PN隔离工艺，具体涉及一种太阳能电池背场激光PN隔离工艺。属于太阳能电池制作技术领域。
背景技术
在太阳能电池生产工艺过程中，采用的热扩散工艺，经过三氯氧磷的扩散之后，正面电极和背面电极在边缘PN的连通下是导电的，因此必须通过PN隔离技术清除边缘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（图1）；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，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（图2）。
PN结清除的效果可以用太阳能电池的电性能参数Rsh来进行表征，一般情况下Rsh为100～200Ω，最小值要求大于6Ω。在传统的太阳能电池PN隔离技术中主要包含有两种：激光刻蚀技术和湿法刻蚀技术。
传统的激光PN隔离是在丝网烧结之后使用激光划线刻槽的方法在硅片正面实现PN隔离，缺点是：激光刻槽的产生的粉尘容易对太阳能电池表面的造成污染，并且损失一部分正面的发电面积，从而导致太阳能电池的光电转换效率降低；随着技术的进步，湿法刻蚀逐渐取代激光划线技术，但是湿法刻蚀一般需要通过化学药液腐蚀掉正面发射极1～2mm。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种太阳能电池背场激光PN隔离工艺。本发明使用激光隔离代替传统的湿法刻蚀工艺，并且对传统激光刻蚀的工艺进行了改善，完全可以满足太阳能电池生产过程中去除边缘PN结的工艺需求。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种太阳能电池背场激光PN隔离工艺，包括步骤：前清洗制绒、扩散、PN隔离、后清洗、等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）沉积氮化硅、丝网印刷烧结、测试分选；所述PN隔离采用激光刻蚀，具体方法是：在太阳能电池的背面，利用光纤激光器以100～120mm/s的刻线速率围绕硅片的背面表面进行边缘刻槽，所述刻槽离硅片的边缘距离为0.5mm，刻槽深度为10～15μm，从而实现PN隔离。
所述光纤激光器的波长为1064nm、频率为10KHz。
所述后清洗是指通过质量浓度为9～10%的氢氟酸溶液去除激光刻蚀出现的粉尘和机械损伤层以及扩散遗留的磷硅玻璃（PSG）。
本发明的工作原理：
本发明采用激光刻蚀，对扩散后硅片背面表面边缘进行刻槽，从而隔离正面发射极和背面电场的电学导通，实现太阳能电池生产过程中的PN隔离。本发明实现了太阳能电池正面电极和背面电极的断路，保证Rsh大于6Ω，满足太阳能电池的电性能参数。使用激光实现太阳能电池的PN隔离之后，通过后清洗去除硅片表面因激光刻槽出现的粉尘和硅片的表面机械损伤层，同时去除硅片表面的PSG。
本发明的有益效果：
1.传统的湿法刻蚀边缘一般离硅片的边缘为1～2mm，而本发明使用激光在硅片的背面实现PN隔离，刻槽的宽度离边缘距离精确控制在0.5mm，与湿法刻蚀相比，这就会使太阳能电池的发电面积增加380mm2以上，该面积可提升太阳能电池短流电流0.14A，相当于太阳能电池的光电转换效率提升了0.28%以上。
2.通过后清洗去除激光刻蚀出现的粉尘和机械损伤层以及扩散遗留的PSG，大大减少硅片表面的机械损伤和粉尘污染，降低少子复合中心。
3.降低蓝黑点色差片，提高产品收率。
4.将背场丝网印刷的面积减小了312mm2，以便满足背场PN隔离工艺的图像要求，并且实现背场的钝化，提高少子的收集率。
总之，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，并且是在硅片的背面，完全摆脱湿法刻蚀和传统的激光刻蚀工艺的缺陷，提高太阳能电池的光电转换效率和产品的合格率。
附图说明
图1为传统激光PN隔离技术工艺流程图；
图2为目前大部分厂家生产太阳能电池的工艺流程图；
图3为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
如图3所示，本发明是一种太阳能电池背场激光PN隔离工艺，包括步骤：前清洗制绒、扩散、PN隔离、后清洗、等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）沉积氮化硅、丝网印刷烧结、测试分选；所述PN隔离采用激光刻蚀，具体方法是：在太阳能电池的背面，利用光纤激光器以100mm/s的刻线速率围绕硅片的背面表面进行边缘刻槽，所述刻槽离硅片的边缘距离为0.5mm，刻槽深度为10～15μm，从而实现PN隔离。光纤激光器的波长为1064nm、频率为10KHz。后清洗是指通过质量浓度为9%的氢氟酸溶液去除激光刻蚀出现的粉尘和机械损伤层以及扩散遗留的磷硅玻璃（PSG）。
本发明采用激光刻蚀，对扩散后硅片背面表面边缘进行刻槽，从而隔离正面发射极和背面电场的电学导通，实现太阳能电池生产过程中的PN隔离。本发明实现了太阳能电池正面电极和背面电极的断路，保证Rsh大于6Ω，满足太阳能电池的电性能参数。使用激光实现太阳能电池的PN隔离之后，通过后清洗去除硅片表面因激光刻槽出现的粉尘和硅片的表面机械损伤层，同时去除硅片表面的PSG。
激光PN隔离技术与传统的湿法刻蚀技术相比，电学性能如表1所示。
表1
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (3)
1.一种太阳能电池背场激光PN隔离工艺，其特征在于，包括步骤：前清洗制绒、扩散、PN隔离、后清洗、等离子体增强化学气相沉积法沉积氮化硅、丝网印刷烧结、测试分选；所述PN隔离采用激光刻蚀，具体方法是：在太阳能电池的背面，利用光纤激光器以100～120mm/s的刻线速率围绕硅片的背面表面进行边缘刻槽，所述刻槽离硅片的边缘距离为0.5mm，刻槽深度为10～15μm，从而实现PN隔离。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背场激光PN隔离工艺，其特征在于，所述光纤激光器的波长为1064nm、频率为10KHz。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池背场激光PN隔离工艺，其特征在于，所述后清洗是指通过质量浓度为9～10%的氢氟酸溶液去除激光刻蚀出现的粉尘和机械损伤层以及扩散遗留的磷硅玻璃。
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