CN103681972A - 电镀银电极太阳电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种电镀银电极太阳电池制备方法，包括：一：对硅片抛光处理；二：采用HF/HON3腐蚀的方法进行硅片表面的绒面制作，化学清洗及甩干；三：在电池正反面同时进行磷掺杂，完成PN结；四：使用In-line式酸法腐蚀设备完成边缘PN结的隔离，去除表面的磷硅玻璃；五：在电池正反面同时进行热氧化，进行SiO2膜的制备；六：用PECVD在电池正反面进行SiN膜的制备；七：电池正反面进行正面银电极和背面银电极的制作；八：完成银硅合金的合金化；九：完成电池片的初步测试，包括功率测试，导电性能测试，强度测试；十：对电池正反面的银电极同时镀银，增加栅线的高度；十一：对电镀后的片子进行烘干；十二：对电池进行第二次效率测试并分档包装。成本低，制备方便可靠。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，尤其是一种高效低成本可量产的电镀银电极太阳电池制备方法。
背景技术
传统的太阳电池因为在结构上和工艺上的问题，其太阳光谱的短波响应和串联电阻的矛盾，制约了电池的光电转换效率，为解决两者之间的矛盾。近年来，人们应用了很多先进的技术改善这些问题，可以量产化规模化生产的技术备受关注，其中有代表性的是：1）选择性发射极电池（SE solar cell），在金属化电极栅线下形成磷高掺杂深扩散区以形成良好的欧姆接触；在其它受光区域形成磷低掺杂浅扩散区以有效收集光生载流子，提高电池在短波段的光谱响应。通过使电池转换效率提高了约0.4%-0.6%；2）MWT（金属环绕穿孔）电池，通过电池穿孔，减少电池正表面银电极栅线的方式提高电池效率，电池效率提高了约0.2%-0.3%；3）LDSE（激光掺杂选择性发射极）电池，比较有代表的是尚德太阳能自主研发的冥王星电池，主要是通过激光掺杂的方式，获得了选择性发射极电池的效果，再通过电镀镍铜银或铜银的方式制备电极，获得了40um左右的极细栅线，从而在电池效率上提高了0.5%-0.7%。
高效电池技术的应用无一例外都造成了成本上的增加，使得技术的推广滞后，其中有代表性的是MWT电池，主要是在于组件端的制作成本的增加，另一方面，来自于原料和辅料厂家的材料性能提升使得优势差异越来越不明显，有代表性的为：1）以杜邦，贺利氏为代表的银浆公司推出了适合90ohm甚至更高方阻的正面银浆，使得选择性发射极电池的优势受到影响；2）近年来日本瑞士的网纱公司针对太阳能网印专门开发了400目18线径，290目20线经，325目16线经等各种规格的网纱，使得细线条的印刷成为可能，现在行业中电池正电极栅线已经可以做到60um的栅线宽度，LDSE电池的电镀细栅线的优势受到了影响，MWT的电池的效率优势同样有影响。
以上高效电池的出现，无论是普通高效电池还是高效电池结构的电池其实都面临着一个问题，就是封装损失收益的问题，因为主要改善的是短波段的光谱响应，而这个响应在组件端的表现优势并不明显，使得推广难度很大。
为了改善这个问题，光伏电池在最近的一年内对电池背表面的钝化研究和技术推广的速度加快了，众多知名设备制造公司开始推出ALD钝化设备和ALD-SIN钝化设备，另外对于SIN-SIN和SI02-SIN的钝化膜技术研发及生产应用在很多电池制作公司中开始应用和使用。但是其成本高。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中太阳能电池在电池栅线不能印的很细，电池串联电阻偏大，电池正表面背表面钝化效果差，长波短波段转换效率低等缺点，提供电镀银电极太阳电池制备方法，从而降低生产成本，达成规模化量产的制造条件。
本发明所采用的技术方案如下：
一种电镀银电极太阳电池制备方法，包括如下步骤：
第一步：对硅片进行背面抛光处理，并进行化学清洗；
第二步：采用HF/HON3腐蚀的方法进行硅片表面的绒面制作，并进行化学清洗及甩干；
第三步：在电池正反面同时进行磷掺杂，完成PN结的制备；
第四步：使用In-line式酸法腐蚀设备完成边缘PN结的隔离，并去除表面的磷硅玻璃；
第五步：用管式扩散炉在电池正反面同时进行热氧化，进行SIO2膜的制备；
第六步：用PECVD在电池正反面进行SiN膜的制备；
第七步：用丝网印刷设备在电池正反面进行正面银电极和背面银电极的制作；
第八步：用烧结炉设备完成银硅合金的合金化；
第九步：完成电池片的初步测试，包括功率测试，导电性能测试，强度测试；
第十步：应用电镀技术对电池正反面的银电极同时镀银，增加栅线的高度；
第十一步：对电镀后的片子进行烘干；
第十二步：对电池进行第二次效率测试并分档包装。
作为上述技术方案的进一步改进：
第一步中，化学清洗采用喷淋清洗，利用HF/HAC/添加剂合成的混酸对进行硅片表面清洗，清洗温度为25℃±5℃，清洗时间为：1min-2min。
第五步中，热氧化的温度为600℃-800℃。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明采用了在扩散前完成背表面的抛光，使得电池正表面的反射率提高，增强了长波段光的吸收及更好的完成背表面的钝化。
（2）本发明使用热氧化工艺和常规的SiN薄膜替代现在较为潮流的ALD钝化，可以使用现有的管式扩散设备和PECVD设备，不需要增加额外的设备，并且实现起来较为简单，工序增加不多，降低成本。
（3）本发明利用丝网印刷技术制备第一层的银电极栅线，同样可以使用喷墨打印技术制备更细的银电极栅线，然后用电镀技术完成最后栅线的成型，使得电池正表面的栅线的高宽比很好。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
本实施例的电镀银电极太阳电池制备方法，包括如下步骤：
第一步：对硅片进行背面抛光处理，并进行化学清洗；
第二步：采用HF/HON3腐蚀的方法进行硅片表面的绒面制作，并进行化学清洗及甩干；
第三步：在电池正反面同时进行磷掺杂，完成PN结的制备；
第四步：使用In-line式酸法腐蚀设备完成边缘PN结的隔离，并去除表面的磷硅玻璃；
第五步：用管式扩散炉在电池正反面同时进行热氧化，进行SIO2膜的制备；
第六步：用PECVD在电池正反面进行SIN膜的制备；
第七步：用丝网印刷设备在电池正反面进行正面银电极和背面银电极的制作；
第八步：用烧结炉设备完成银硅合金的合金化；
第九步：完成电池片的初步测试，包括功率测试，导电性能测试，强度测试；
第十步：应用电镀技术对电池正反面的银电极同时镀银，增加栅线的高度；
第十一步：对电镀后的片子进行烘干；
第十二步：对电池进行第二次效率测试并分档包装。
第一步中，化学清洗采用喷淋清洗，利用HF/HAC/添加剂合成的混酸对进行硅片表面清洗，清洗温度为25℃±5℃，清洗时间为：1min-2min。
第五步中，热氧化的温度为600℃-800℃。
本发明所述的PECVD是在真空下，加上射频或微波电场，使反应室气体发生辉光放电产生大量电子，在电场作用下获得能量，与气体分子发生碰撞使气体分子活化吸附在衬底上，发生化学反应生成介质膜，副产物从衬底上解吸，随主气流由真空泵抽走。
本发明所述电镀银是通过电镀技术使得能够制备极细银栅线发射极结构的制备。
本发明所述背面抛光可以有两种实现方式，先抛光后再制绒，或先制绒后再抛光。实现方法简单，可以使用现在的RENA的IN-LINE式PSG设备进行背面抛光，也可以使用最新的专门用于抛光的设备进行抛光。
本发明所述的双面SiO2-SiN薄膜的制备可以获得背表面钝化和正表面钝化的双重效果。
实施例1
第一步：使用RENA的PSG设备对硅片进行背面抛光处理，并进行化学清洗，采用喷淋清洗，利用HF/HAC/添加剂合成的混酸对进行硅片表面清洗，清洗温度为25℃，清洗时间为：1min；
第二步：采用HF/HON3腐蚀的方法进行硅片表面的绒面制作，并进行化学清洗及甩干；
第三步：在电池正反面同时进行磷掺杂，完成PN结的制备；
第四步：使用In-line式酸法腐蚀设备完成边缘PN结的隔离，并去除表面的磷硅玻璃；
第五步：用管式扩散炉在电池正反面同时进行热氧化，热氧化的温度为600℃，并进行SiO2膜的制备；
第六步：用PECVD在电池正反面进行SiN膜的制备；
第七步：用丝网印刷设备在电池正反面进行正面银电极和背面银电极的制作；
第八步：用烧结炉设备完成银硅合金的合金化；
第九步：完成电池片的初步测试，包括功率测试，导电性能测试，强度测试；
第十步：应用电镀技术对电池正反面的银电极同时镀银，增加栅线的高度；
第十一步：对电镀后的片子进行烘干；
第十二步：对电池进行第二次效率测试并分档包装。
实施例2
单晶硅片经过碱制绒后，使用RENA的PSG设备进行粗抛，并完成70ohm的扩散，然后在电池正反面完成制备20nm的SiO2薄膜，再制备60nm的SiN膜的制备，用丝网印刷技术制作30um的第一层栅线，高度在5um左右，然后用电镀技术，扩展到40um的栅线宽度，及高度叠加到10um左右，最终实现19.6%的电池转化效率，相对于常规电池1.0%的增益，而得益于银浆的降低和效率的增益，最终的单位瓦值的成本没有增加。
实施例3
多晶硅片使用普通单晶的槽式制绒设备进行粗抛后，再经过酸制绒，并完成90ohm的扩散，然后在电池正反面完成制备20nm的SiO2薄膜，再制备60nm的SiN膜的制备，用喷墨印刷技术制作10um的第一层栅线，高度在2um左右，然后用电镀技术，扩展到20um的栅线宽度，及高度叠加到5um左右，最终实现18.2%的电池转化效率，相对于常规电池1%的增益，而得益于银浆的降低和效率的增益，最终的单位瓦值的成本没有增加。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (3)
1.一种电镀银电极太阳电池制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：对硅片进行背面抛光处理，并进行化学清洗；
第二步：采用HF/HON3腐蚀的方法进行硅片表面的绒面制作，并进行化学清洗及甩干；
第三步：在电池正反面同时进行磷掺杂，完成PN结的制备；
第四步：使用In-line式酸法腐蚀设备完成边缘PN结的隔离，并去除表面的磷硅玻璃；
第五步：用管式扩散炉在电池正反面同时进行热氧化，进行SiO2膜的制备；
第六步：用PECVD在电池正反面进行SiN膜的制备；
第七步：用丝网印刷设备在电池正反面进行正面银电极和背面银电极的制作；
第八步：用烧结炉设备完成银硅合金的合金化；
第九步：完成电池片的初步测试，包括功率测试，导电性能测试，强度测试；
第十步：应用电镀技术对电池正反面的银电极同时镀银，增加栅线的高度；
第十一步：对电镀后的片子进行烘干；
第十二步：对电池进行第二次效率测试并分档包装。
2.如权利要求1所述的电镀银电极太阳电池制备方法，其特征在于：
第一步中，化学清洗采用喷淋清洗，利用HF/HAC/添加剂合成的混酸对进行
硅片表面清洗，清洗温度为25℃±5℃，清洗时间为：1min-2min。
3.如权利要求1所述的电镀银电极太阳电池制备方法，其特征在于：
第五步中，热氧化的温度为600℃-800℃。
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