CN105226111A - 一种太阳电池发射极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳电池发射极的制备方法，包括：A)将硅片进行制绒、扩散与刻蚀处理，得到预处理的硅片；B)利用臭氧氧化预处理的硅片，在表面形成氧化层，然后利用氢氟酸溶液去除氧化层，得到太阳电池发射极。与现有技术相比，本发明在常温下利用臭氧氧化预处理的硅片，可在其表面形成氧化层，然后再利用氢氟酸溶液去除氧化层，可有效去除发射极的死层，改善太阳电池的短波光谱响应，提高电池效率，且该方法简单可控，不会显著增加生产成本，适合大规模量产。
Description
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，尤其涉及一种太阳电池发射极的制备方法。
背景技术
P型硅太阳电池的N型发射极一般由磷热扩散形成。磷热扩散在硅片中会形成电活性磷和非电活性磷，由于非电活性磷原子处于晶格的间隙位置，会引起晶格缺陷，而且由于磷原子与硅原子的半径不匹配，高浓度的磷还会造成晶格失配。因此，在太阳电池表层中，少数载流子的寿命极低，此表层吸收的短波光子所产生的光生载流子对电池的功率输出贡献几乎为零，此表层成为“死层”。
为了改善电池的短波光谱响应，可以将发射极的结深做得非常浅，以减少死层的影响，即所谓的紫电池。但这种方法会带来另外的问题，引起电池后续的制作工艺窗口变小，工艺难度增大，并且会导致电池的串联电阻增加，从而引起功率损失的增加。
申请号为CN201210083887.6的中国专利提出了一种碱法制备太阳电池无死层发射极的工艺，该发明先采用传统扩散方法制备发射极，再通过一定浓度的NaOH和IPA(异丙胺)溶液，将掺杂浓度较高的死层发射极腐蚀掉；申请号为CN201210083879.1提出了一种酸法制备太阳电池无死层发射极的工艺，该发明先采用传统扩散方法制备发射极，再通过一定浓度的HNO3和HF溶液将掺杂浓度较高的死层发射极腐蚀掉。这两种方法均是采用化学的方法进行硅腐蚀，虽然能有效去除死层，但是硅的腐蚀程度非常难以控制，并且随着化学溶液浓度的变化，腐蚀量变得更加不可控。
申请号为CN201210083893.1的中国专利提出了一种氧化法制备太阳电池无死层发射极的工艺，该发明先采用传统扩散，去除掺杂源硅玻璃后，再制备氧化层，随后去除氧化层。该方法虽然也能有效去除死层，但是采用的氧化方式是在氧化炉中通入氧气和三氯乙酸(TCA)，温度采用650℃～850℃，时间为30～300min。这种氧化方式很难实现只限定在发射极表面氧化，如此高温和长时间的热处理方式会引起发射极的掺杂曲线改变，可能导致电池效率降低；显著增加生产成本，不适合大规模量产。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种太阳电池发射极的制备方法，该方法简单可控。
本发明提供了一种太阳电池发射极的制备方法，包括：
A)将硅片进行制绒、扩散与刻蚀处理，得到预处理的硅片；
B)利用臭氧氧化预处理的硅片，在表面形成氧化层，然后利用氢氟酸溶液去除氧化层，得到太阳电池发射极。
优选的，所述氧化层的厚度为0.5～10nm。
优选的，所述步骤B)中氢氟酸溶液的质量浓度为5％～15％。
优选的，所述去除氧化层的时间为1～10min。
优选的，所述臭氧氧化为将臭氧高压电离后在预处理的硅片表面进行氧化。
优选的，所述臭氧氧化为在预处理的硅片表面形成臭氧，再用紫外灯进行照射。
优选的，所述照射的时间为1～30min。
本发明提供了一种太阳电池发射极的制备方法，包括：A)将硅片进行制绒、扩散与刻蚀处理，得到预处理的硅片；B)利用臭氧氧化预处理的硅片，在表面形成氧化层，然后利用氢氟酸溶液去除氧化层，得到太阳电池发射极。与现有技术相比，本发明在常温下利用臭氧氧化预处理的硅片，可在其表面形成氧化层，然后再利用氢氟酸溶液去除氧化层，可有效去除发射极的死层，改善太阳电池的短波光谱响应，提高电池效率，且该方法简单可控，不会显著增加生产成本，适合大规模量产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种太阳电池发射极的制备方法，包括：A)将硅片进行制绒、扩散与刻蚀处理，得到预处理的硅片；B)利用臭氧氧化预处理的硅片，在表面形成氧化层，然后利用氢氟酸溶液去除氧化层，得到太阳电池发射极。
其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
将硅片进行制绒、扩散与刻蚀处理，得到预处理的硅片。其中所述制绒、扩散与刻蚀处理的方法均为本领域熟知的方法即可，并无特殊的限制。
所述制绒为本领域技术人员熟的酸制绒。本发明中优选采用硝酸、氢氟酸与水的混酸溶液进行酸制绒。所述硝酸、氢氟酸与水的体积比优选为(3～6)：1：(2～6)。所述酸制绒的温度优选为5℃～20℃，更优选为5℃～15℃。
所述刻蚀所用的酸优选为氢氟酸溶液，其质量浓度优选为5％～15％，更优选为5％～10％。
利用臭氧氧化预处理的硅片，在表面形成氧化层。所述臭氧氧化的方式可为以下三种：(1)臭氧在预处理的硅片表面直接进行氧化；(2)将臭氧高压电离后在预处理的硅片表面进行氧化；(3)在预处理的硅片表面形成臭氧，再用紫外灯进行照射；所述照射的时间优选为1～30min，更优选为5～25min，再优选为10～20min。所述氧化层的厚度优选为0.5～10nm，更优选为1～8nm，再优选为1～6nm，再优选为1～4nm，最优选为1～2nm。
然后利用氢氟酸溶液去除氧化层。所述氢氟酸溶液的质量浓度优选为5％～15％，更优选为5％～10％，再优选为5％～8％。
本发明中，还优选去除氧化层后，再重复利用臭氧氧化形成氧化层，再除去氧化层的步骤，完全可控的去除死层，以达到最优的太阳电池发射极的效果；所述重复的次数优选为1～3次。
本发明在常温下利用臭氧氧化预处理的硅片，可在其表面形成氧化层，然后再利用氢氟酸溶液去除氧化层，可有效去除发射极的死层，改善太阳电池的短波光谱响应，提高电池效率，且该方法简单可控，不会显著增加生产成本，适合大规模量产。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种太阳电池发射极的制备方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售。
实施例1
1.1采用156mm×156mm的P型多晶硅片，进行前期的制绒、扩散、刻蚀工艺，得到预处理的硅片。
1.2在常温下在预处理的硅片表面采用臭氧直接氧化的方式形成一层氧化层，形成的氧化层厚度为1nm。
1.3采用氢氟酸溶液将氧化层去除，氢氟酸溶液的质量浓度为5％，时间为3min。
1.4进行正面镀减反射膜、丝网印刷、烧结等工艺，完成太阳电池的制作。
实施例1制备的太阳电池相比常规工艺太阳电池(无臭氧氧化去除的过程)，转换效率提升0.02％。
实施例2
2.1采用156mm×156mm的P型多晶硅片，进行前期的制绒、扩散、刻蚀工艺，得到预处理的硅片。
2.2在常温下采用臭氧高压电离后在预处理的硅片表面氧化的方式形成一层氧化层，形成的氧化层厚度为1.5nm。
2.3采用氢氟酸溶液将氧化层去除，氢氟酸溶液的质量浓度为5％，时间为3min。
2.4进行正面镀减反射膜、丝网印刷、烧结等工艺，完成太阳电池的制作。
实施例2中制备的太阳电池相比常规工艺太阳电池(无臭氧氧化去除的过程)，转换效率提升0.02～0.03％。
实施例3
3.1采用156mm×156mm的P型多晶硅片，进行前期的制绒、扩散、刻蚀工艺，得到预处理的硅片。
3.2在常温下在预处理的硅片表面形成臭氧，再将其置于紫外灯下照射的方式形成一层氧化层，形成的氧化层厚度为2nm。
3.3采用氢氟酸溶液将氧化层去除，氢氟酸溶液的质量浓度为5％，时间为3min。
3.4进行正面镀减反射膜、丝网印刷、烧结等工艺，完成太阳电池的制作。
实施例3中制备的太阳电池相比常规工艺电池(无臭氧氧化去除的过程)，转换效率提升0.03～0.05％。
Claims (7)
1.一种太阳电池发射极的制备方法，包括：
A)将硅片进行制绒、扩散与刻蚀处理，得到预处理的硅片；
B)利用臭氧氧化预处理的硅片，在表面形成氧化层，然后利用氢氟酸溶液去除氧化层，得到太阳电池发射极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化层的厚度为0.5～10nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中氢氟酸溶液的质量浓度为5％～15％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述去除氧化层的时间为1～10min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述臭氧氧化为将臭氧高压电离后在预处理的硅片表面进行氧化。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述臭氧氧化为在预处理的硅片表面形成臭氧，再用紫外灯进行照射。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述照射的时间为1～30min。
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| CN106571411A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-04-19 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种晶体硅片的刻蚀方法 |
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