CN105047765A - 用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其包括如下步骤：步骤1、提供待返工的PERC太阳电池，并对所述PERC太阳电池用钝化层去除酸液清洗，以去除PERC太阳电池背面的钝化介质层；步骤2、将去除背面钝化介质层的PERC太阳电池水洗并吹干，在PERC太阳电池水洗吹干后，将PERC太阳电池用PN结去除酸液清洗，以去除硅片正面扩散后的PN结；步骤3、将上述去除PN结后的PERC太阳电池放置在碱液中，以去除上述酸液腐蚀过程中产生的多孔硅；步骤4、水洗上述PERC太阳电池并吹干，并将吹干后的PERC太阳电池置于制绒机上，以利用PERC工艺加工制备得到所需的PERC电池。本发明简化返工工艺流程，提高返工产能，降低成本，提高生产线PERC太阳电池的优质率。
Description
技术领域
本发明涉及一种工艺方法，尤其是一种用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，属于太阳能电池加工的技术领域。
背景技术
常规丝网印刷晶体硅太阳电池效率提升空间已很有限，市场空间正被高效率太阳电池压缩，钝化发射极背面接触(PERC)太阳电池凭借高效率、可规模化量产等优势，市场份额正逐步提升，提高PERC太阳电池效率、提高PERC太阳电池优质率，降低报废，从而降低PERC电池制造成本是光伏业界普遍关注的问题。
在PERC太阳电池制造过程中，会因为外观有色斑、色差，扩散后方阻异常、刻蚀过刻导致PN结破坏、PECVD镀膜异常等工艺问题而返工。目前，对PERC太阳电池的返工工艺包括如下：
对于PECVD镀膜前的PERC太阳电池的返工流程为：烧结炉内高温烧结→预处理→制绒清洗→扩散→刻蚀→PECVD镀背膜和正膜→背面激光开窗→丝网印刷→烧结。
对于PECVD镀膜后的PERC太阳电池的返工流程为：HF/HCl去膜→烧结炉内高温烧结→预处理→制绒清洗→扩散→刻蚀→PECVD镀背膜和正膜→背面激光开窗→丝网印刷→烧结。
以上返工流程中均涉及高温烧结过程，烧结温度一般在800℃以上，在丝网印刷红外烧结炉内完成，烧结炉一般用作银浆、铝浆烧结，返工片烧结的主要目的是去除硅片表面手指印和有机物，但在去除有机物的同时容易引入二次污染，主要是金属离子污染，引入污染后易将金属离子带入后道工序，金属离子是高效电池少子寿命的“杀手”，造成电池转换效率降低，返工后电池EL测试时出现了“黑框”，“黑框”对应了高效电池少子寿命低区。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其简化返工工艺流程，提高返工产能，降低成本，提高生产线PERC太阳电池的优质率。
按照本发明提供的技术方案，一种用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，所述返工工艺包括如下步骤：
步骤1、提供待返工的PERC太阳电池，并对所述PERC太阳电池用钝化层去除酸液清洗，以去除PERC太阳电池背面的钝化介质层；
步骤2、将去除背面钝化介质层的PERC太阳电池水洗并吹干，在PERC太阳电池水洗吹干后，将PERC太阳电池用PN结去除酸液清洗，以去除硅片正面扩散后的PN结；
步骤3、将上述去除PN结后的PERC太阳电池放置在碱液中，以去除上述酸液腐蚀过程中产生的多孔硅；
步骤4、水洗上述PERC太阳电池并吹干，并将吹干后的PERC太阳电池置于制绒机上，以利用PERC工艺加工制备得到所需的PERC电池。
步骤4中，利用PERC工艺的过程包括预处理、制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀背面和正膜、背面激光开窗、丝网印刷和烧结。
所述钝化层去除酸液为HF/HCl混合溶液，其中，混合溶液中，HF的浓度为15％～25％，HCl的浓度为10％～18％，将返工的PERC太阳电池在钝化层去除酸液中清洗600～900s。
步骤2中，水洗180～300s，并在水洗后用加热氮气吹干。
步骤2中，PN结去除酸液为HF/HNO3的混合溶液，其中，混合溶液中，HF的浓度为3％～8％，HNO3的浓度为20％～30％，清洗时间为120～240s。
步骤3中，用浓度为3％～8％的NaOH溶液或KOH溶液的碱液，清洗时间为30s～90s，以去除多孔硅。
步骤4中，水洗的时间为180～300s，并用加热氮气对水洗后的PERC太阳电池吹干。
本发明具有如下优点：
1、本发明通过返工工艺，使工艺异常产生的不良品通过返工后变为外观正常、电性能参数正常的合格品，提高生产线PERC电池的优质率，降低成本。
2、本发明由制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀AlOx/SiNx、激光各工序异常造成的返工片都可用该返工工艺，无需区分硅片表面是否有PN结，表面是否已镀膜，很大程度上提高了返工产能，简化了返工工艺流程。
3、本发明返工工艺前处理过程为常温湿化学工艺，使用HF/HCl混合溶液去除硅片表面钝化介质层，使用HF/HNO3混合溶液腐蚀硅片，达到去除硅片表面PN结、表面手指印、有机物的目的，尤其在去除表面有机物、手指印时不需要高温烧结氧化、碳化去除，避免了在高温烧结过程中引入二次污染。
4、本发明返工工艺同样适用于外观有问题的原始硅片制绒，外观问题包括原始硅片表面沾有有机物，原始硅片表面有手指印，在常规制绒工艺中很难将其去除。
5、本发明返工工艺流程适用于大规模量产生产线，HF/HCl清洗、HF/HNO3清洗、碱洗均可在水平或槽式清洗机内完成，提高了返工电池产能。
6、本发明该返工工艺流程不仅适用于背面具有钝化介质层并通过激光开窗和金属形成局部接触的PERC电池，同样适用于常规丝网印刷单晶电池返工，但常规丝网印刷单晶电池返工工艺不一定适用于PERC电池返工，两者的主要区别在于电池结构、工艺，PERC电池返工需考虑背面钝化层以及激光图形的去除，而常规丝网印刷单晶电池不存在背面钝化层，也没有背面激光开窗工艺。
附图说明：
图1为去除钝化介质层的PERC太阳电池返工后电池效率分布示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对和附图本发明作进一步说明。
为了简化返工工艺流程，提高返工产能，降低成本，提高生产线PERC太阳电池的优质率，本发明返工工艺包括如下步骤：
步骤1、提供待返工的PERC太阳电池，并对所述PERC太阳电池用钝化层去除酸液清洗，以去除PERC太阳电池背面的钝化介质层；
本发明实施例中，待返工的PERC太阳电池是由于在制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀膜、激光等工序中由于工艺异常产生的不良品，通过返工能使得后续得到的PERC太阳电池满足要求。
所述钝化层去除酸液为HF/HCl混合溶液，其中，混合溶液中，HF的浓度为15％～25％，HCl的浓度为10％～18％，将返工的PERC太阳电池在钝化层去除酸液中清洗600～900s。
步骤2、将去除背面钝化介质层的PERC太阳电池水洗并吹干，在PERC太阳电池水洗吹干后，将PERC太阳电池用PN结去除酸液清洗，以去除硅片正面扩散后的PN结；
本发明实施例中，水洗时间为180～300s，并在水洗后用加热氮气吹干。PN结去除酸液为HF/HNO3的混合溶液，其中，混合溶液中，HF的浓度为3％～8％，HNO3的浓度为20％～30％，清洗时间为120～240s。
步骤3、将上述去除PN结后的PERC太阳电池放置在碱液中，以去除上述酸液腐蚀过程中产生的多孔硅；
本发明实施例中，由于在钝化层去除酸液以及PN结去除酸液腐蚀时会产生多孔硅，用浓度为3％～8％的NaOH溶液或KOH溶液的碱液，清洗时间为30s～90s，以去除多孔硅。
步骤4、水洗上述PERC太阳电池并吹干，并将吹干后的PERC太阳电池置于制绒机上，以利用PERC工艺加工制备得到所需的PERC电池。
本发明实施例中，水洗的时间为180～300s，并用加热氮气对水洗后的PERC太阳电池吹干。利用PERC工艺的过程包括预处理、制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀背面和正膜、背面激光开窗、丝网印刷和烧结。利用PERC标准工艺中的预处理、制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀背膜和正膜、背面激光开窗、丝网印刷和烧结的具体工艺步骤、工艺条件均为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
下表是去除背面钝化介质层后的PERC太阳电池返工处理后的电池电性能，图1为去除钝化介质层的PERC太阳电池返工后电池效率分布示意图，由下表以及图1可以明显得出，转换效率可达到正常生产的PERC电池效率水平，电池外观符合正常电池外观检验要求。
| Uoc/V | Isc/A | Rs/Ω | Rsh/Ω | FF/％ | NCell | Irev2/A | 片数/pcs |
| 0.6574 | 9.4698 | 0.0025 | 354.1138 | 80.0166 | 20.51％ | 0.1239 | 764 |
其中，Uoc为开路电压，ISc为短路电流、RS为串联电阻，Rsh为并联电阻，FF为填充因子，Ncell为转换效率，Irev2为反向漏电流。
本发明通过返工工艺，使工艺异常产生的不良品通过返工后变为外观正常、电性能参数正常的合格品，提高生产线PERC电池的优质率，降低成本。
本发明由制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀AlOx/SiNx、激光各工序异常造成的返工片都可用该返工工艺，无需区分硅片表面是否有PN结，表面是否已镀膜，很大程度上提高了返工产能，简化了返工工艺流程。
本发明返工工艺前处理过程为常温湿化学工艺，使用HF/HCl混合溶液去除硅片表面钝化介质层，使用HF/HNO3混合溶液腐蚀硅片，达到去除硅片表面PN结、表面手指印、有机物的目的，尤其在去除表面有机物、手指印时不需要高温烧结氧化、碳化去除，避免了在高温烧结过程中引入二次污染。
本发明返工工艺同样适用于外观有问题的原始硅片制绒，外观问题包括原始硅片表面沾有有机物，原始硅片表面有手指印，在常规制绒工艺中很难将其去除。
本发明返工工艺流程适用于大规模量产生产线，HF/HCl清洗、HF/HNO3清洗、碱洗均可在水平或槽式清洗机内完成，提高了返工电池产能。
本发明该返工工艺流程不仅适用于背面具有钝化介质层并通过激光开窗和金属形成局部接触的PERC电池，同样适用于常规丝网印刷单晶电池返工，但常规丝网印刷单晶电池返工工艺不一定适用于PERC电池返工，两者的主要区别在于电池结构、工艺，PERC电池返工需考虑背面钝化层以及激光图形的去除，而常规丝网印刷单晶电池不存在背面钝化层，也没有背面激光开窗工艺。
Claims (7)
1.一种用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其特征是，所述返工工艺包括如下步骤：
步骤1、提供待返工的PERC太阳电池，并对所述PERC太阳电池用钝化层去除酸液清洗，以去除PERC太阳电池背面的钝化介质层；
步骤2、将去除背面钝化介质层的PERC太阳电池水洗并吹干，在PERC太阳电池水洗吹干后，将PERC太阳电池用PN结去除酸液清洗，以去除硅片正面扩散后的PN结；
步骤3、将上述去除PN结后的PERC太阳电池放置在碱液中，以去除上述酸液腐蚀过程中产生的多孔硅；
步骤4、水洗上述PERC太阳电池并吹干，并将吹干后的PERC太阳电池置于制绒机上，以利用PERC工艺加工制备得到所需的PERC电池。
2.根据权利要求1所述的用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其特征是：步骤4中，利用PERC工艺的过程包括预处理、制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀背面和正膜、背面激光开窗、丝网印刷和烧结。
3.根据权利要求1所述的用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其特征是：所述钝化层去除酸液为HF/HCl混合溶液，其中，混合溶液中，HF的浓度为15%~25%，HCl的浓度为10%~18%，将返工的PERC太阳电池在钝化层去除酸液中清洗600~900s。
4.根据权利要求1所述的用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其特征是，步骤2中，水洗180~300s，并在水洗后用加热氮气吹干。
5.根据权利要求1所述的用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其特征是：步骤2中，PN结去除酸液为HF/HNO3的混合溶液，其中，混合溶液中，HF的浓度为3%~8%，HNO3的浓度为20%~30%，清洗时间为120~240s。
6.根据权利要求1所述的用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其特征是：步骤3中，用浓度为3%~8%的NaOH溶液或KOH溶液的碱液，清洗时间为30s~90s，以去除多孔硅。
7.根据权利要求1所述的用于钝化发射极背面接触晶硅太阳电池的返工工艺，其特征是：步骤4中，水洗的时间为180~300s，并用加热氮气对水洗后的PERC太阳电池吹干。
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