CN105529380A

CN105529380A - 一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法

Info

Publication number: CN105529380A
Application number: CN201410750452.1A
Authority: CN
Inventors: 蒋冬; 金重玄
Original assignee: Hangzhou Dahe Thermo Magnetics Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Dahe Thermo Magnetics Co Ltd
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-04-27

Abstract

本发明公开了一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法，包括化学清洗及表面织构、扩散、周边刻蚀、PSG清洗、沉积减反射膜、丝网印刷电极和烧结步骤，其中表面织构步骤包括双面抛光、背面掩膜、制绒和背面褪膜四道工序，本发明采用硅片背面抛光的新的制备方法，制备的硅片具有正面为绒面、背面为抛光面的两个截然不同表面，既增强硅片正面的陷光作用，又使硅片背表面与铝浆接触更好，新的制备方法充分利用了传统生产线现有设备，减少新设备投入，同时，消除了金属离子污染硅片的隐患，且不会对硅片正面P-N结造成不利影响。

Description

一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法

技术领域

本发明涉及到一种太阳能电池片，尤其涉及到一种能提高硅片转换效率且工艺简单的背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法。

背景技术

太阳能发电作为二十一世纪经济发展中最具决定性影响的五个技术领域之一的新能源和可再生能源中的一种，由于其具有环保、高效、节能以及取之不尽、用之不竭等特点，已成为新能源中最受瞩目的能源。因此，着力加强对太阳能电池等光伏产业的研究开发，不断提高光电转换效率就成为企业在激烈的市场竞争中取胜、不断推动光伏产业技术进步和更大规模推广应用的关键，晶体硅太阳能电池是目前光伏业的主流，为了提高企业在市场中竞争力，提高晶体硅太阳电池转换效率迫在眉睫。

常规单晶硅太阳能电池由于吸光的需要，在表面采用化学方法织构绒面，增加了表面积，由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率，如申请公告号为CN101728457A、名称为一种太阳能电池片制备方法的中国发明专利，就提供了一种制备太阳能电池片的方法，其步骤包括：1)高温烧结条件下，以导电体为衬底沉积熔融硅材料制备含有背电场的硅片；2)将硅片制绒；3)将制绒后的硅片制氮化硅膜；4)将硅片印刷正电极；5)将硅片烧结；虽然该发明的制备方法简单，绒面也可以吸收更多的光线，但是绒面的存在同时也产生了负面影响，绒面深凹的位置与金属的接触会造成接触不良，影响太阳能电池的转换效率，为此还需对硅片背面进行抛光，使硅片背表面更加光滑甚至达到镜面效果，平整的硅片背面，一方面可以加强对透射光的反射、减小透光率，另一方面又可以使铝浆与硅片背表面接触更加充分、提高钝化效果，而且通过背表面抛光分别使电流密度Jsc和开路电压Uoc得到了提升，从而可以提高太阳能电池的转换效率。

对电池背面进行抛光，主要有两种实现方式：第一种，湿法单面刻蚀抛光，该方法容易泛液造成正面P-N结被腐蚀以及影响电池外观，第二种，正面PECVD成膜后，用热碱对背面进行腐蚀抛光，但硅片容易受金属离子的污染，导致转换效率的损失，而且，两种方法的工艺均比较复杂，成本较高。

因此，硅片要做到一面为制绒面，另一面为抛光面的两个截然不同的表面，采用传统工艺是无法实现的。

发明内容

本发明主要解决现有太阳能电池片转换效率较低、制备方法复杂的技术问题；提供了一种能提高转换效率且工艺简单的背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法。

为了解决上述存在的技术问题，本发明主要是采用下述技术方案：

本发明的一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法，包括化学清洗及表面织构、扩散、周边刻蚀、PSG清洗、沉积减反射膜、丝网印刷电极和烧结步骤，其表面织构步骤包括以下四道工序：

A.双面抛光工序，选取单晶硅片，置于高浓度碱溶液中腐蚀去除损伤层，再用纯水清洗掉硅片表面残留的碱溶液，形成硅片的抛光面；

B.背面掩膜工序，利用PECVD沉积氮化硅薄膜对抛光硅片的背面进行保护；

C.制绒工序，利用低浓度碱溶液对硅片的正面进行制绒，同时硅片背面受氮化硅膜的保护而不受影响；

D.背面褪膜工序，利用HF的水溶液褪去硅片背面的氮化硅保护薄膜，

采用硅片背面抛光的新的制备方法，硅片先进行抛光，使硅片正反面均形成光滑的呈镜面状的抛光面，然后对硅片背面进行掩膜处理，使硅片背面沉积一层氮化硅膜，不受随后进行的制绒作业的影响，当硅片表面完成制绒后再将背面的氮化硅膜褪去，露出原来的抛光面，经清洗后制成的硅片具有正面为绒面、背面为抛光面的两个截然不同表面，既增强硅片正面的陷光作用、减小透光率，又使硅片背表面与铝浆的接触更好、具有更好的钝化效果，硅片的电流密度Jsc和开路电压Uoc均得到了一定提升，太阳能电池片的转换效率也得到提高。

作为优选，所述工序A中的高浓度碱溶液溶质重量百分含量为10％～20％，所述工序C中的低浓度碱溶液溶质重量百分含量为0.5％～3％，所述工序D中的HF水溶液溶质重量百分含量为2％～10％，可根据工艺要求，配以不同的溶液浓度和工艺温度、时间对硅片进行化学抛光、制绒和褪膜。

作为优选，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

作为优选，所述氮化硅薄膜的膜厚为50～200nm。

作为优选，所述单晶硅片为P型单晶硅片或N型单晶硅片。

本发明的有益效果是：采用硅片背面抛光的新的制备方法，制备的硅片具有正面为绒面、背面为抛光面的两个截然不同表面，既增强硅片正面的陷光作用、减小透光率，又使硅片背表面与铝浆的接触更好、具有更好的钝化效果，硅片的电流密度Jsc和开路电压Uoc均得到了一定提升，太阳能电池片的转换效率也得到提高，而新的制备方法充分利用了传统生产线现有设备，减少新设备的投入，成本较低，同时，也消除了金属离子污染硅片的隐患，且不会对硅片正面P-N结造成不利影响，提高了太阳能电池片的质量。

附图说明

图1是本发明的表面织构步骤示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法，包括化学清洗及表面织构、扩散、周边刻蚀、PSG清洗、沉积减反射膜、丝网印刷电极和烧结步骤，其中的表面织构步骤如图1所示，包括以下四道工序：

A.双面抛光工序，选取单晶硅片，置于10％的氢氧化钾溶液中，硅片浸泡时间为120s，溶液温度为80℃，经腐蚀后去除硅片表面的损伤层，再用纯水清洗掉硅片表面残留的溶液，硅片正反表面形成镜面状的抛光面；

B.背面掩膜工序，利用PECVD沉积工艺，在硅片背表面沉积厚度为80nm的一层氮化硅薄膜，形成硅片背表面的保护层；

C.制绒工序，将硅片浸入浓度为1.5％的氢氧化钾溶液中，浸泡时间1080s，溶液温度80℃，对硅片表面进行制绒，在硅片正表面形成金字塔状绒面，提高了硅片正表面的陷光作用，而硅片背表面因受氮化硅膜的保护而不受影响；

D.背面褪膜工序，将完成制绒并清洗后的硅片再浸入浓度为5％的氢氟酸水溶液中，浸泡时间600s，褪去硅片背面的氮化硅保护薄膜而露出抛光面，经清洗后最终形成正表面为绒面而背表面为抛光面的单晶硅片。

其中的单晶硅片可以为P型单晶硅片也可以是N型单晶硅片。

其余步骤与现有工艺相同，本处不再赘述。

经以上新的制备方法制成的背面抛光电池与常规电池比较，前者的BSF宽度要高于后者，平坦的表面更容易与金属浆料良好接触，形成的BSF厚度可以达到6.45μm，相对于常规电池的平均BSF厚度6.33μm，前者更厚更均匀，这是开路电压提升的主要原因，而电池的QE测试也可以发现明显的提升，尤其在900-1050nm的长波部分提升比较明显，抛光后的背反射作用对于增加长波吸收的优势非常明显，这是短路电流Isc(或电流密度Jsc)增加的主要原因，从而可以间接提高了约0.2％的光电转换效率。

以下为对比试验：选择同一厂家同一晶体编号的单晶156硅片各1000片，在其他工艺条件保持相对一致的情况下，最后成品的电性能有大幅提升，平均光电转换效率达到19.19％，以下是试验数据：

类型	数量	Uoc平均	Isc平均	FF平均	Eff平均	Rs平均	Rsh平均
								常规电池	1000	0.6352	8.963	79.63％	18.97％	0.0024	1115.5
背面抛光电池	1000	0.6386	9.003	79.74％	19.19％	0.0026	1786.8

从上表可以看出，抛光电池较常规电池平均光电转换效率提升了0.22％。

可见，新的背面抛光工艺对提高电池光电转换效率效果比较显著，而其制备方法也充分利用了传统生产线现有设备，减少了新设备的投入，成本较低，且不会对正面P-N结造成不利影响，同时，也消除了金属离子污染的隐患，提高了太阳能电池片的质量。

在本发明的描述中，技术术语“上”、“下”、“正”、“背”、“内”、“外”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本发明的技术方案，以上说明并非对本发明作了限制，本发明也不仅限于上述说明的举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、增添或替换，都应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法，包括化学清洗及表面织构、扩散、周边刻蚀、PSG清洗、沉积减反射膜、丝网印刷电极和烧结步骤，其特征在于，所述表面织构步骤包括以下四道工序：

D.背面褪膜工序，利用HF的水溶液褪去硅片背面的氮化硅保护薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法，其特征在于：所述工序A中的高浓度碱溶液溶质重量百分含量为10％～20％，所述工序C中的低浓度碱溶液溶质重量百分含量为0.5％～3％，所述工序D中的HF水溶液溶质重量百分含量为2％～10％。

3.根据权利要求1或2所述的一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

4.根据权利要求1所述的一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法，其特征在于：所述氮化硅薄膜的膜厚为50～200nm。

5.根据权利要求1所述的一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法，其特征在于：所述单晶硅片为P型单晶硅片或N型单晶硅片。