CN104966760A - 一种太阳能电池生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池生产工艺,主要包括制绒、扩散、清洗磷硅片、镀氮化硅、刻蚀与背抛光、丝网印刷和烧结等步骤,其中清洗磷硅片步骤中采用HF或HF与HNO3、HCl的混合溶液,刻蚀与被抛光步骤中,采用浓度为5~35%的碱液浸泡硅片,对硅片背面的进行刻蚀和抛光,经本发明的生产工艺较稳定,刻蚀效果良好,而且抛光程度较好。

Description

一种太阳能电池生产工艺
技术领域
本发明涉及一种半导体器件,具体涉及一种太阳能电池生产工艺。
背景技术
制造太阳能电池的半导体材料已知的有十几种,目前技术最成熟,并且具有商业价值的太阳能电池要算晶体硅太阳能电池。常规晶体硅太阳能电池生产中,生产工艺顺序为制绒、扩散、刻蚀、PECVD、丝网烧结。在这种工艺顺序下,刻蚀会出现一定的不稳定因素,即过刻或刻蚀不足。过刻会导致正面PN结受损,电池正面出现刻蚀痕,影响外观;刻蚀不足会导致边缘漏电,影响电池品质和电池效率。此外现有的刻蚀有一定的背抛光作用,但程度不高。
发明内容
本发明的目的在提供一种刻蚀较稳定,而且抛光程度较好的太阳能电池生产工艺。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种太阳能电池生产工艺,包括如下步骤:
(1)   制绒,制绒采用的HF浓度为5~10%,HNO3浓度为20~40%,制绒后硅片减重为0.3~0.4g,绒面的尺寸为3~5μm;
(2)   扩散,将制绒后的硅片升温至865~875℃,并通760~820 SCCM磷源,6~12 SLM的氮气气氛,360~430 SCCM的氧气气氛下达到扩散的目的,扩散的方阻控制为75~85Ω/□;
(3)   清洗磷硅片,在HF或者HF、HNO3、HCl的混合酸中采用浸泡或滚轮传动的方式清洗磷硅片,所述HF的浓度为10~20%;
(4)   镀氮化硅,在1150~1240 SCCM硅烷流量和5800~6100 SCCM的氨气流量,以及4900~5200W等离子放电的条件下对硅片正面镀氮化硅膜,制作厚度为80~85nm厚的氮化硅;
(5)   刻蚀与背抛光,采用浓度为5%~35%的NaOH或KOH碱液浸泡硅片,对硅片背面的进行刻蚀和抛光;
(6)   丝网印刷,采用背电极网版对硅片印刷20~50mg背银浆,然后在230~245℃下烘干;背电场网版印刷1200~1500mg背铝浆,然后在290~320℃下烘干,正电极网版印刷100~120mg的正银浆;
(7)     烧结,首先采用280~320℃预热18~22s,之后快速升温至540~555℃保持42~48s,之后升温至780~810℃,之后降温至室温。
采用上述技术方案时,生产工艺的步骤包括镀氮化硅膜,然后采用浓度为5%~35%的NaOH或KOH碱液浸泡硅片,对硅片背面进行刻蚀和抛光,由于NaOH或KOH碱液对Si和SiO2的表面具有腐蚀作用,而对镀氮化硅表面无腐蚀作用,本发明在硅片正面镀氮化硅膜,所以硅片正面的PN结表面能受到氮化硅膜的保护,碱液无法腐蚀PN结,而硅片的背面无氮化硅的保护,碱液腐蚀深度较深,能彻底的去除背面的掺杂层,因此不存在过刻或刻蚀不足的问题,并且提高了背面抛光程度。使用本生产工艺生产的太阳能电池稳定性较常规工艺高,效率较高,能够实现稳定高效量产。
进一步地,步骤(3)还包括采用浓度为0.9~1.2% 的NaOH或KOH碱溶液中和残留酸液,之后采用DI水清洗。一方面,HF或者HF、HNO3、HCl的混合酸对硅片会造成腐蚀,另一方面,硅片上有酸液影响后续处理。中和酸液并清洗后,就能够更容易镀镀氮化硅。
进一步地,步骤(5)还包括采用1.5~2.5%浓度HCl酸溶液中和残留碱液,之后采用DI水清洗。一方面,碱液对硅片会造成腐蚀,另一方面,硅片上有碱液影响后续丝网印刷处理。中和酸液并用DI水清洗后,丝网印刷能顺利进行。
附图说明
图1是本发明一种太阳能电池生产工艺实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
实施例的制备步骤基本如附图1所示:
实施例1:
一种太阳能电池生产工艺,包括如下步骤:
(1)制绒,用HF浓度为5%,HNO3浓度为40%,制绒后硅片减重为0.3g左右,绒面的尺寸在3μm;
(2)扩散,将制绒后的硅片升温至865℃的温度下通760 SCCM磷源,6 SLM的氮气气氛,360SCCM的氧气气氛下达到扩散的目的,扩散的方阻控制为75Ω/□;
(3)清洗磷硅片,在浓度为10%的HF中采用滚轮传动的方式清洗磷硅片,在浓度为0.9%的NaOH溶液中采用滚轮传动的方式增加硅片表面洁净度,之后采用DI水(去离子水)清洗硅片;
(4)镀氮化硅,在1150SCCM硅烷流量和5800SCCM的氨气流量,以及4900W等离子放电的条件下对硅片正面镀氮化硅膜,制作厚度为80nm厚的氮化硅;
(5)刻蚀与背抛光,采用浓度为5%的KOH碱液浸泡硅片,对硅片背面的进行刻蚀和抛光,之后采用浓度为1.5%的HCl清洗硅片表面,增加洁净度,之后采用DI水(去离子水)清洗硅片表面;
(6)丝网印刷,采用背电极网版印刷20mg背银浆,然后在230℃下烘干;背电场网版印刷1200mg背铝浆,然后在290℃下烘干,正电极网版印刷100mg的正银浆;
(7)烧结,首先采用280℃预热20s,之后快速升温至540℃保持42s,之后快速升温至780℃,之后快速降温至室温。
实施例2
一种太阳能电池生产工艺,包括如下步骤:
(1)制绒,用HF浓度为8%,HNO3浓度为30%,制绒后硅片减重为0.35g左右,绒面的尺寸在4μm;
(2)扩散,将制绒后的硅片升温至870℃的温度下通800 SCCM磷源,9 SLM的氮气气氛,400 SCCM的氧气气氛下达到扩散的目的,扩散的方阻控制为80Ω/□;
(3)清洗磷硅片,在15%的HF中采用滚轮传动的方式清洗磷硅片,在1%的NaOH溶液中采用滚轮传动的方式增加硅片表面洁净度,之后采用DI水清洗硅片;
(4)镀氮化硅,在1200 SCCM硅烷流量和6000 SCCM的氨气流量,以及5000W等离子放电的条件下对硅片正面镀氮化硅膜,制作厚度为83nm厚的氮化硅;
(5)刻蚀与背抛光,采用浓度为20%的KOH碱液浸泡硅片,对硅片背面的进行刻蚀和抛光,之后采用浓度为2%的HCl清洗硅片表面,增加洁净度,之后采用DI水清洗硅片表面;
(6)丝网印刷,采用背电极网版印刷35mg背银浆,然后在240℃下烘干;背电场网版印刷1350mg背铝浆,然后在300℃下烘干,正电极网版印刷115mg的正银浆;
(7)烧结,首先采用300℃预热20s,之后快速升温至550℃保持45s,之后快速升温至800℃,之后快速降温至室温。
实施例3
一种太阳能电池生产工艺,包括如下步骤:
(1)制绒,用HF浓度为10%,HNO3浓度为40%,制绒后硅片减重为0.4g左右,绒面的尺寸在5μm;
(2)扩散,将制绒后的硅片升温至870℃的温度下通820 SCCM磷源,12 SLM的氮气气氛,430 SCCM的氧气气氛下达到扩散的目的,扩散的方阻控制为85Ω/□;
(3)清洗磷硅片,在10%的HF中采用滚轮传动的方式清洗磷硅片,在1.2%的NaOH溶液中采用滚轮传动的方式增加硅片表面洁净度,之后采用DI水清洗硅片;
(4)镀氮化硅,在1240 SCCM硅烷流量和6100 SCCM的氨气流量,以及5200W等离子放电的条件下对硅片正面镀氮化硅膜,制作厚度为85nm厚的氮化硅;
(5)刻蚀与背抛光,采用浓度为35%的KOH碱液浸泡硅片,对硅片背面的进行刻蚀和抛光,之后采用浓度为2.5%的HCl清洗硅片表面,增加洁净度,之后采用DI水清洗硅片表面;
(6)丝网印刷,采用背电极网版印刷50mg背银浆,然后在245℃下烘干;背电场网版印刷1500mg背铝浆,然后在330℃下烘干,正电极网版印刷120mg的正银浆;
(7)烧结,首先采用320℃预热22s,之后快速升温至555℃保持48s,之后快速升温至810℃,之后快速降温至室温。
实施例4:与实施例1的不同之处在于:
步骤(3):在10%的HF中采用滚轮传动的方式清洗磷硅片,在1%的NaOH溶液中采用滚轮传动的方式增加硅片表面洁净度,之后采用DI水清洗硅片;
步骤(5)采用10%浓度的KOH碱液浸泡硅片,对硅片背面的进行刻蚀和抛光,之后采用2%浓度的HCl清洗硅片表面,增加洁净度,之后采用DI水清洗硅片表面。
实施例5:与实施例1不同之处在于:
步骤(3):在20%的HF中采用滚轮传动的方式清洗磷硅片,在1%的NaOH溶液中采用滚轮传动的方式增加硅片表面洁净度,之后采用DI水清洗硅片;
步骤(5)采用30%浓度的KOH碱液浸泡硅片,对硅片背面的进行刻蚀和抛光,之后采用2%浓度的HCl清洗硅片表面,增加洁净度,之后采用DI水清洗硅片表面。
对比例:常规生产工艺,与实例3的不同之处在于:
步骤(3)采用5%HF与20%浓度HNO3刻蚀硅片,最后分别经过5%的NaOH和5%的HF增加硅片表面洁净度。
在步骤(4)PECVD(镀氮化硅)后不经过步骤(5),直接进行步骤(6)与步骤(7)。
对比数据:
对比结论:
1.  实施例3与对比例相比,实施例3对应的各项指标均为高,对比例1中只有产量为高,其余指标均较低。从而可以得出,采用本发明的方案制备的太阳能电池的各项指标明显更优。
2.  实施例1-5为采用本发明的制备工艺得到的产品,与对比例相比,除产量外,太阳能电池整体的指标明显更优。
3.  实施例2、实施例3中的各项指标均较高,但实施例2可以兼顾产量、成品率、效率,其工艺参数在最优值附近,是制备太阳能电池较佳的实施例。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (3)

1.一种太阳能电池生产工艺,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制绒,制绒采用的HF浓度为5~10%,HNO3浓度为20~40%,制绒后硅片减重为0.3~0.4g,绒面的尺寸在3~5μm;
(2)扩散,将制绒后的硅片升温至865~875℃,并通760~820 SCCM磷源,6~12 SLM的氮气气氛,360~430 SCCM的氧气气氛下达到扩散的目的,扩散的方阻控制为75~85Ω/□;
(3)清洗磷硅片,在HF或者HF、HNO3、HCl的混合酸中采用浸泡或滚轮传动的方式清洗磷硅片,所述HF的浓度为10~20%;
(4)镀氮化硅,在1150~1240 SCCM硅烷流量和5800~6100 SCCM的氨气流量,以及4900~5200W等离子放电的条件下对硅片正面镀氮化硅膜,制作厚度为80~85nm厚的氮化硅;
(5)刻蚀与背抛光,采用浓度为5%~35%的NaOH或KOH碱液浸泡硅片,对硅片背面的进行刻蚀和抛光;
(6)丝网印刷,采用背电极网版对硅片印刷20~50mg背银浆,然后在230~245℃下烘干;背电场网版印刷1200~1500mg背铝浆,然后在290~320℃下烘干,正电极网版印刷100~120mg的正银浆; 
(7)烧结,首先采用280~320℃预热18~22s,之后快速升温至540~555℃保持42~48s,之后升温至780~810℃,之后降温至室温。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池生产工艺,其特征在于,步骤(3)还包括采用浓度为0.9~1.2% 的NaOH或KOH碱溶液中和残留酸液,之后采用DI水清洗。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池生产工艺,其特征在于,步骤(5)还包括采用1.5~2.5%浓度HCl酸溶液中和残留碱液,之后采用DI水清洗。
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