CN104103716A - 一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，利用PECVD方法在硅片表面沉积一层一定厚度的SiNx掩膜，采用丝网印刷技术在硅片表面选择性印刷腐蚀性浆料，待SiNx掩膜被腐蚀性浆料充分腐蚀后用DI水清洗，然后用酸性刻蚀液HNO3+HF对硅片印刷腐蚀性浆料区域进行腐蚀，再用HF去除SiNx掩膜，并用低浓度HNO3和HF混合溶液去除硅片表面损伤层，获得具有优质陷光效果的蜂窝绒面。采用本发明方法可有效避免化学制绒（尤其酸制绒）的低陷光效果，及干法制绒（等离子制绒）的高表面损伤等缺点，对于其蜂窝绒面陷光结构有很大的选择性，并能有效提高电池性能。
Description
技术领域
本发明属于光伏技术领域，特别是涉及一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法。
背景技术
太阳能电池是利用光伏效应原理把太阳辐射能转换成电能，其中功能主要包括光吸收、光生电子空穴对产生、电子空穴各自分离并聚集、电流的引出等主要部分。其中电池的光吸收部分就包括降低反射、降低透射、增加内部漫反射等部分，统称为陷光技术。在目前的晶硅电池技术中降低光的正面反射率作为工艺及技术控制的重要内容。
目前的晶硅电池的正面采用制绒方法，主要有：碱化学液腐蚀制绒，酸化学液腐蚀制绒，物理方法绒面制绒（如光刻，离子刻蚀等技术）。而目前各种技术都存在一定不足，化学液体制绒的可控性差且陷光效果不理想，传统的半导体物理方法则代价高（新增机台等），工厂生产成本太高。
本发明主要利用现有的设备及技术，通过一种简单的方法，实现具有优质陷光效果的蜂窝绒面，同时具备良好的绒面可控性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法。使用目前已经成熟的设备及技术，实现具有优质陷光效果的蜂窝绒面的技术。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是，一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：利用PECVD方法在硅片表面沉积一层一定厚度的SiNx掩膜，采用丝网印刷技术在硅片表面选择性印刷腐蚀性浆料，待SiNx掩膜被腐蚀性浆料充分腐蚀后用DI水清洗，然后用酸性刻蚀液HNO3+HF对硅片印刷腐蚀性浆料区域进行腐蚀，再用HF去除SiNx掩膜，并用低浓度HNO3和HF混合溶液去除硅片表面损伤层，获得具有优质陷光效果的蜂窝绒面。
作为优选，所述的SiNx掩膜的厚度控制为10~30nm。
作为优选，所述的腐蚀性浆料为腐蚀性浆料为NH4F和HF混合凝胶溶液。
作为优选，所述的选择性印刷是采用图案设计为均匀排列的镂空圆孔的丝网印刷网版进行印刷，所述的网版图案中圆孔直径为 5~10um，圆孔间距为10~15um，其中圆孔区域为腐蚀性浆料印刷区域，其余区域为非腐蚀性浆料印刷区域。
作为优选，所述SiNx掩膜被腐蚀性浆料充分腐蚀的时间控制为60~120s。
作为优选，所述的酸性刻蚀液HNO3+HF中HNO3∶HF的体积比为6∶1。
作为优选，所述的低浓度HNO3和HF混合溶液是将所述的酸性刻蚀液HNO3+HF稀释20倍所得到的溶液。
作为优选，所述的NH4F和HF混合凝胶溶液中NH4F∶HF的体积比为1∶1。
本发明采用以下机台及化学用品：丝网印刷机台（如应用材料公司Baccini印刷机台）、PECVD机台（如CT公司的SiNx薄膜沉积机台）和化学清洗机台（槽式清洗或制绒机台，如RENA清洗机）；NH4F和HF混合凝胶溶液（对SiNx薄膜有腐蚀性作用）、硝酸、氢氟酸和DI水。
本发明制备多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的具体流程如下：
a. 原始硅片准备：用于多晶硅太阳能电池制造的多晶125或156硅片。
b. 掩膜沉积：采用PECVD机台，通入SiH4和NH3气体，通过等离子体增强化学气相沉积方法沉积10~30nm的SiNx掩膜（阻挡膜）。
c. 丝网印刷：使用丝网印刷技术，利用丝网印刷机在沉积SiNx薄膜的硅片表面选择性印刷腐蚀性浆料，所用腐蚀性浆料为NH4F和HF混合凝胶溶液，丝网印刷网版图案设计为均匀排列的镂空圆孔，圆孔直径为5~10um，圆孔间距为10~15um，圆孔为腐蚀性浆料印刷区域，其余区域为非印刷区域；腐蚀性浆料在硅片表面放置60~120s，使其将SiNx薄膜充分腐蚀。
d. 清洗：用DI水清洗硅片表面，将腐蚀性浆料与SiNx反应的生成物去除干净，并对硅片表面进行清洗处理。
e. 腐蚀刻蚀：利用酸性刻蚀液的HNO3+HF对硅片进行腐蚀，HNO3∶HF的体积比为6∶1，所谓对硅片进行腐蚀是对印刷腐蚀性浆料的圆孔区域进行化学腐蚀，而非印刷区域由于存在SiNx薄膜保护不会受到腐蚀，由于HNO3和HF化学溶液对硅片的各项同性腐蚀，所以在硅片表面形成蜂窝圆孔状的绒面结构，达到很好的蜂窝绒面陷光效果。
f. 去膜：利用HF清洗液去除阻挡层SiNx薄膜，后进行纯水清洗。
g. 清洗去除损伤层：将酸性刻蚀液HNO3+HF稀释20倍，进行清洗，去除硅片表面的损伤层，为后续的扩散等电池工艺作准备。
通过该方法，实现了一种多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面，可以有效避免化学制绒（尤其酸制绒）的低陷光效果，及干法制绒（等离子制绒）的高表面损伤等缺点，对于其蜂窝绒面陷光结构有很大的选择性，并能有效提高电池性能。
具体实施方式
实施例1：实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法1，包括以下步骤：
a. 原始硅片准备：用于多晶硅太阳能电池制造的多晶156硅片。
b. 掩膜沉积：采用PECVD机台，通入SiH4和NH3气体，通过等离子体增强化学气相沉积方法沉积20nm的SiNx阻挡膜。
c. 丝网印刷：使用丝网印刷技术，利用丝网印刷机在沉积SiNx薄膜的硅片表面选择性印刷腐蚀性浆料，所用腐蚀性浆料为NH4F和HF混合凝胶溶液，丝网印刷网版图案设计为均匀排列的镂空圆孔，圆孔直径为5um，圆孔间距为10um，圆孔为腐蚀性浆料印刷区域，其余区域全部为非印刷区域；混合凝胶溶液在硅片表面放置100s，使其将SiNx薄膜充分腐蚀。
d. 清洗：用DI水清洗硅片表面，将腐蚀性浆料与SiNx反应的生成物去除干净，并对硅片表面进行清洗处理。
e. 腐蚀刻蚀：利用酸性刻蚀液的HNO3+HF对硅片进行腐蚀，HNO3∶HF的体积比为6∶1，所谓对硅片进行腐蚀是对印刷腐蚀性浆料的圆孔区域进行化学腐蚀，而非印刷区域由于存在SiNx薄膜保护不会受到腐蚀，由于HNO3和HF化学溶液对硅片的各项同性腐蚀，所以在硅片表面形成蜂窝圆孔状的绒面结构，达到很好的蜂窝绒面陷光效果。
f. 去膜：利用HF清洗液去除阻挡层SiNx薄膜，后进行纯水清洗.
g. 清洗去除损伤层：将酸性刻蚀液HNO3+HF稀释20倍，进行清洗，去除硅片表面的损伤层。
实施例2：实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法2，包括以下步骤：
a. 原始硅片准备：用于多晶硅太阳能电池制造的多晶156硅片。
b. 掩膜沉积：采用PECVD机台，通入SiH4和NH3气体，通过等离子体增强化学气相沉积方法沉积20nm的SiNx阻挡膜。
c. 丝网印刷：使用丝网印刷技术，利用丝网印刷机在沉积SiNx薄膜的硅片表面选择性印刷腐蚀性浆料，所用腐蚀性浆料为NH4F和HF混合凝胶溶液，丝网印刷网版图案设计为均匀排列的镂空圆孔，圆孔直径为6um，圆孔间距为12um，圆孔为浆料印刷区域，其余区域全部为非印刷区域，混合凝胶溶液在硅片表面放置80s，使其将SiNx薄膜充分腐蚀。
d. 清洗：用DI水清洗硅片表面，将腐蚀性浆料与SiNx反应的生成物去除干净，并对硅片表面进行清洗处理。
e. 腐蚀刻蚀：利用酸性刻蚀液的HNO3+HF对硅片进行腐蚀，HNO3∶HF的体积比为6∶1，所谓对硅片进行腐蚀是对印刷腐蚀性浆料的圆孔区域进行化学腐蚀，而非印刷区域由于存在SiNx薄膜保护不会受到腐蚀，由于HNO3和HF化学溶液对硅片的各项同性腐蚀，所以在硅片表面形成蜂窝圆孔状的绒面结构，达到很好的蜂窝绒面陷光效果。
f. 去膜：利用HF清洗液去除阻挡层SiNx薄膜，后进行纯水清洗.
g. 清洗去除损伤层：将酸性刻蚀液HNO3+HF稀释20倍，进行清洗，去除硅片表面的损伤层。
实施例3：实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法3：
其中：步骤a原始硅片准备为多晶125硅片；步骤c丝网印刷中，混合凝胶溶液在硅片表面放置60s，使其将SiNx薄膜充分腐蚀。其余与实施例2相同。
实施例4：实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法4：
其中：步骤c丝网印刷中，混合凝胶溶液在硅片表面放置120s，使其将SiNx薄膜充分腐蚀。其余与实施例1相同。
实施例5：实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法5：
其中：步骤c丝网印刷中，圆孔直径为8um，圆孔间距为12um，混合凝胶溶液在硅片表面放置80s，使其将SiNx薄膜充分腐蚀。其余与实施例1相同。
实施例6：实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法6：
其中：步骤c丝网印刷中，圆孔直径为10um，圆孔间距为15um，混合凝胶溶液在硅片表面放置60s，使其将SiNx薄膜充分腐蚀。其余与实施例1相同。
Claims (8)
1.一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：利用PECVD方法在硅片表面沉积一层一定厚度的SiNx掩膜，采用丝网印刷技术在硅片表面选择性印刷腐蚀性浆料，待SiNx掩膜被腐蚀性浆料充分腐蚀后用DI水清洗，然后用酸性刻蚀液HNO3+HF对硅片印刷腐蚀性浆料区域进行腐蚀，再用HF去除SiNx掩膜，并用低浓度HNO3和HF混合溶液去除硅片表面损伤层，获得具有优质陷光效果的蜂窝绒面。
2.根据权利要求1所述的一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：所述的SiNx掩膜的厚度控制为10~30nm。
3.根据权利要求1所述的一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：所述的腐蚀性浆料为NH4F和HF混合凝胶溶液。
4.根据权利要求1所述的一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：所述的选择性印刷是采用图案设计为均匀排列的镂空圆孔的丝网印刷网版进行印刷，所述的网版图案中圆孔直径为 5~10um，圆孔间距为10~15um，其中圆孔区域为腐蚀性浆料印刷区域，其余区域为非腐蚀性浆料印刷区域。
5.根据权利要求1所述的一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：所述SiNx掩膜被腐蚀性浆料充分腐蚀的时间控制为60~120s。
6.根据权利要求1所述的一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：所述的酸性刻蚀液HNO3+HF中HNO3∶HF的体积比为6∶1。
7.根据权利要求1所述的一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：所述的低浓度HNO3和HF混合溶液是将所述的酸性刻蚀液HNO3+HF稀释20倍所得到的溶液。
8.根据权利要求3所述的一种实现多晶硅太阳能电池蜂窝陷光绒面的方法，其特征是：所述的NH4F和HF混合凝胶溶液中NH4F∶HF的体积比为1∶1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141015 |