CN103500772B - 浆料腐蚀法制备背面抛光多晶硅太阳电池的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浆料腐蚀法制备背面抛光多晶硅太阳电池的工艺方法，将背抛光与边缘刻蚀工艺整合在一起，克服了现有技术中背面抛光工艺繁琐，设备复杂，生产成本高等不足。本发明的主要步骤为清洗制绒-扩散-印刷或点胶或旋涂腐蚀浆料-加热-清洗-PECVD-丝网印刷-烧结，使背面抛光与边缘刻蚀一步完成，减少了工艺步骤，降低了生产成本，同时也大大降低了化学品和气体的用量，降低了污染。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池的制备领域，具体涉及一种浆料腐蚀法制备背面抛光多晶硅太阳电池的生产工艺。
背景技术
在常规的多晶硅太阳能电池生产工艺中，硅片背面没有专门的处理工艺，背面也形成了和正面类似的坑洞式绒面结构，这种绒面结构不利于后道丝网印刷中铝浆和硅的接触，同时由于绒面结构具有陷光性，使得穿过硅片内部的长波长光不能被反射从而再度被利用，进一步降低了电池的光利用率。
基于上述的原因，人们开始研究对硅片背面进行处理，最后发现背面抛光具有良好的效果。经过背面抛光的电池具有以下特点，首先，抛光过程是去除损伤的过程，对于某些杂质浓度高，质量较差的硅片，经过抛光后各项电性能参数往往有比较明显的提升；其次，抛光后的背面具有很高的反射率，可以将很大一部分穿过硅片内部的长波长光波反射回去，再度被利用；最后，抛光后的背表面较为平整，这有利于和铝浆的接触，开压和填充因子等电性能参数均有不同程度的提升。
对于背面抛光，目前国内外大体有两种工艺。一种是制绒前抛光，该方法需要利用氮化硅对正面进行掩膜保护，工艺比较复杂，难以用于大批量生产；另一种为扩散后抛光，需要使用特殊的抛光液，但该工艺极易对硅片正面的PN结造成损伤，工艺窗口很窄，目前只有很少量的公司在进行实验，并没有投入量产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种成本低，环保，易工业化的用于制备背面抛光多晶硅太阳能电池的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种浆料腐蚀法制备背面抛光多晶硅太阳电池的工艺方法，所述工艺方法包括如下步骤：
（a）清洗制绒：将多晶硅片置于硝酸或铬酸和氢氟酸的混合溶液中，所述硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在1:2-5:1之间；
（b）扩散制备PN结：将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散，扩散温度设置在700℃-900℃之间；
（c）印刷腐蚀浆料：通过丝网印刷工艺将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面；
（d）加热：将背面印刷好腐蚀浆料的硅片进行加热反应，加热温度为150℃-300℃，对背面进行抛光；
（e）清洗：洗去所述腐蚀浆料残余，去除正面磷硅玻璃；
（f）采用等离子增强化学气相沉积法PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜；
（g）采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场。
优选地，发明的步骤（a）中硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在1:1-4:1之间，反应时间在50-250s之间。
优选地，所述步骤（b）中，携带三氯氧磷的氮气流量在500-2500ml/min，通气时间在10-30分钟。
优选地，经过所述步骤（b）扩散后的硅片方块电阻在60-100Ω/□。
所述步骤（c）的丝网印刷也可以用点胶工艺或旋涂工艺代替。
优选地，步骤（c）中，腐蚀浆料含有氢氧化钠或氢氧化钾，所述氢氧化钠或氢氧化钾的质量分数为5%-20%。
优选地，步骤（d）中，加热温度设置为200℃-250℃之间。
优选地，在所述步骤（e）中，首先将背面抛光后的硅片浸泡在去离子水中1-5min。
优选地，在所述步骤（e）中，采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的浓度为5%-20%。
优选地，所述步骤（e）中，去除磷硅玻璃的时长为2-10分钟。
优选地，所述步骤（f）中，沉积温度设置为400-500℃，沉积时间为30-40min。
本发明的优点和有益效果在于：本发明将背面抛光和边缘PN结隔离整合在一起，同时完成，极大的降低了工艺成本，同时避免了常规刻蚀工艺中用到的大量化学品和气体，减少了废水废气的排放。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种浆料腐蚀法制备背面抛光多晶硅太阳电池的工艺方法，所述工艺方法包括如下步骤：
（a）清洗制绒：将多晶硅片置于硝酸和氢氟酸的混合溶液中，二者的体积比为4:1，反应时间为150s；
（b）扩散制备PN结：将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散，扩散温度为750℃，携带三氯氧磷的氮气流量在1000ml/min，通气时间在20分钟，扩散后方块电阻为75Ω/□；
（c）印刷腐蚀浆料：将腐蚀浆料采用丝网印刷均匀覆盖于硅片背面；
（d）加热：将背面印刷好腐蚀浆料的硅片进行加热反应，加热温度为250℃，加热时间为4分钟。
（e）清洗：将完成背面抛光的硅片置于去离子水中进行清洗，清洗时间为5分钟，在经过喷淋进一步去除没有完全去除的浆料；然后置于质量百分浓度为10%的氢氟酸水溶液中，反应5分钟。
（f）通过PECVD的方式在正面沉积生长氮化硅薄膜，淀积温度450℃，氮化硅薄膜厚度为80nm。
（g）采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场。
其中，所述步骤（c）的丝网印刷也可以用点胶工艺或旋涂工艺代替。
通过该方法制得的电池与现有技术中的电池的测试结果见下表。
从实验数据看出，经过背面抛光后，电池的开压和电流都有明显的提升，最终体现在转换效率上有0.1%-0.15%的提升。
实施例2
一种浆料腐蚀法制备背面抛光多晶硅太阳电池的工艺方法，所述工艺方法包括如下步骤：
（a）清洗制绒：将多晶硅片置于硝酸或铬酸和氢氟酸的混合溶液中；
（b）扩散制备PN结：将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散；
（c）印刷腐蚀浆料：通过丝网印刷工艺将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面；
（d）加热：将背面印刷好腐蚀浆料的硅片进行加热反应，对背面进行抛光；
（e）清洗：洗去所述腐蚀浆料残余，去除正面磷硅玻璃；
（f）采用等离子增强化学气相沉积法PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜；
（g）采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场。
所述步骤（c）的丝网印刷也可以用点胶工艺代替。
发明的步骤（a）中硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在3:1，反应时间在250s。
所述步骤（b）中，携带三氯氧磷的氮气流量在500ml/min，通气时间在30分钟。
经过所述步骤（b）扩散后的硅片方块电阻在60Ω/□。
步骤（c）中，腐蚀浆料含有氢氧化钠或氢氧化钾，所述氢氧化钠或氢氧化钾的质量分数为5%。
步骤（d）中，加热温度设置为200℃。
在所述步骤（e）中，首先将背面抛光后的硅片浸泡在去离子水中1min。
在所述步骤（e）中，采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的浓度为5%。
所述步骤（e）中，去除磷硅玻璃的时长为2min。
所述步骤（f）中，沉积温度设置为400℃，沉积时间为40min。
实施例3
一种浆料腐蚀法制备背面抛光多晶硅太阳电池的工艺方法，所述工艺方法包括如下步骤：
（a）清洗制绒：将多晶硅片置于硝酸或铬酸和氢氟酸的混合溶液中；
（b）扩散制备PN结：将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散；
（c）印刷腐蚀浆料：通过丝网印刷将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面；
（d）加热：将背面印刷好腐蚀浆料的硅片进行加热反应，对背面进行抛光；
（e）清洗：洗去所述腐蚀浆料残余，去除正面磷硅玻璃；
（f）采用等离子增强化学气相沉积法PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜；
（g）采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场。
所述步骤（c）的丝网印刷也可以用旋涂工艺代替。
发明的步骤（a）中硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在1:1，反应时间为50s。
所述步骤（b）中，携带三氯氧磷的氮气流量在2500ml/min，通气时间在10分钟。
经过所述步骤（b）扩散后的硅片方块电阻在100Ω/□。
步骤（c）中，腐蚀浆料含有氢氧化钠或氢氧化钾，所述氢氧化钠或氢氧化钾的质量分数为20%。
步骤（d）中，加热温度设置为250℃。
在所述步骤（e）中，首先将背面抛光后的硅片浸泡在去离子水中5min。
在所述步骤（e）中，采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的浓度为20%。
所述步骤（e）中，去除磷硅玻璃的时长为8分钟。
所述步骤（f）中，沉积温度设置为500℃，沉积时间为30min。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种浆料腐蚀法制备背面抛光多晶硅太阳电池的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括如下步骤：
（a）清洗制绒：将多晶硅片置于硝酸或铬酸和氢氟酸的混合溶液中，所述硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在1:2-5:1之间；
（b）扩散制备PN结：将硅片置于三氯氧磷气氛中进行扩散，扩散温度设置在700℃-900℃之间；
（c）印刷腐蚀浆料：通过丝网印刷工艺将腐蚀浆料均匀覆盖于硅片背面；
（d）加热：将背面印刷好腐蚀浆料的硅片进行加热反应，对背面进行抛光，加热温度为150℃-300℃；
（e）清洗：洗去所述腐蚀浆料残余，去除正面磷硅玻璃；
（f）采用PECVD技术在正面沉积氮化硅薄膜；
（g）采用丝网印刷然后共烧形成合金的方式，在正面形成银电极，背面形成铝背场；
所述步骤（a）中硝酸或铬酸和氢氟酸的体积比在1:1-4:1之间，反应时间在50-250s之间；
所述步骤（b）中，携带三氯氧磷的氮气流量在500-2500ml/min，通气时间在10-30分钟；
经过所述步骤（b）扩散后的硅片方块电阻在60-100Ω/□；
步骤（c）中，腐蚀浆料含有氢氧化钠或氢氧化钾，所述氢氧化钠或氢氧化钾的质量分数为5%-20%；
步骤（d）中，加热温度设置为200℃-250℃之间；
在所述步骤（e）中，首先将背面抛光后的硅片浸泡在去离子水中1-5min；
在所述步骤（e）中，采用氢氟酸水溶液去除磷硅玻璃，所述氢氟酸的浓度为5%-20%；
所述步骤（e）中，去除磷硅玻璃的时长为2-10分钟；
所述步骤（f）中，沉积温度设置为400-500℃，沉积时间为30-40min。
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