CN105529381A - 一种高效太阳电池的制备方法 - Google Patents
一种高效太阳电池的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105529381A CN105529381A CN201510901412.7A CN201510901412A CN105529381A CN 105529381 A CN105529381 A CN 105529381A CN 201510901412 A CN201510901412 A CN 201510901412A CN 105529381 A CN105529381 A CN 105529381A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon chip
- aqueous solution
- preparation
- hno
- mass percentage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 134
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 134
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 134
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 63
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 52
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 39
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 32
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 claims description 12
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 12
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 35
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003854 Surface Print Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H01L31/1804—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
- H01L21/0201—Specific process step
- H01L21/02016—Backside treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
- H01L21/0201—Specific process step
- H01L21/02024—Mirror polishing
-
- H01L31/035272—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高效太阳电池的制备方法，包括步骤：将原料硅片经过制绒、扩散、抛光、制作选择性发射极、镀减反射膜和丝网印刷、烧结，得到高效太阳电池。该方法采用的是先背抛光再制作选择性发射极的顺序将选择性发射极技术和背抛光技术结合，可节省对HNO3和HF大量的成本消耗，简单易行，相比IBC电池、异质结等高效电池，不仅可以减少工艺复杂性，还能进行大规模生产。该方法制备的太阳电池Uoc、Isc以及Eff得到了显著的提高。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池领域，具体涉及一种高效太阳电池的制备方法。
背景技术
随着光伏产业的快速发展，晶硅太阳电池以其高性价比的优势得到了迅速发展。目前晶硅太阳电池领域一般单纯的采用选择性发射极技术或者单纯的采用背抛光技术来制备太阳电池，例如采用将原料硅片经过制绒在硅片表面形成绒面，再进行抛光、高温高方阻扩散(一般温度在800℃-850℃，扩散方阻在70Ω/◇-100Ω/◇)、背面印刷背银、铝浆后烘干，经烧结和镀减反射膜，得到高效太阳电池。中国专利申请CN 201410694985.2公开了一种RIE制绒的多晶硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：(1)采用等离子体干法刻蚀去除多晶硅片的前表面损伤层；然后进行RIE制绒；(2)采用链式湿法化学处理方法对硅片依次进行背面腐蚀抛光、RIE损伤层去除以及后清洗处理；(3)采用背靠背插片方式对上述硅片的绒面进行磷源扩散；(4)将扩散后的硅片进行湿法刻蚀并去除表面PSG，然后在其正表面沉积钝化减反射膜；(5)在硅片背面分别印刷背银、铝浆后烘干，然后在其正表面印刷正银后烧结，即可得到多晶硅太阳电池。其仅单纯的采用了背抛光技术，且背面抛光采用HNO3/HF/H2SO4混合溶液，成本较高。
发明内容
本发明提供了一种高效太阳电池的制备方法，该方法采用的是先背抛光再制作选择性发射极的顺序将选择性发射极技术和背抛光技术结合，可节省对HNO3和HF大量的成本消耗，简单易行，相比全背电极接触晶硅太阳电池(IBC电池)、异质结等高效电池，不仅可以减少工艺复杂性，还能进行大规模生产。该方法制备的太阳电池Uoc、Isc以及Eff得到了显著的提高。
一种高效太阳电池的制备方法，包括步骤：
将原料硅片依次经过制绒、扩散、抛光、制作选择性发射极、镀减反射膜和丝网印刷、烧结，得到高效太阳电池；
所述的扩散包括：在三氯氧磷气氛中对制绒后的硅片进行单面低方阻扩散，扩散后方阻控制在50Ω/◇-55Ω/◇(欧姆/方块)；
所述的抛光包括：硅片的扩散面朝上放入60℃-80℃碱溶液中进行背面抛光，清洗，烘干；
所述的制作选择性发射极包括：a.在抛光后的硅片的电极栅线区域印刷油墨作为掩模，烘干；
b.刻蚀：将硅片的扩散面朝上，在扩散面铺满水膜，放入第一HNO3/HF混合水溶液中对硅片背面进行第二次背面抛光(背刻蚀)，清洗；再将硅片放入第二HNO3/HF混合水溶液中对无油墨保护的发射极区域进行正刻蚀，形成浅扩散层，清洗；
c.去油墨处理：将硅片依次经过20℃-30℃粗碱溶液和20℃-30℃精碱溶液将油墨洗掉，形成清晰的蜡印区域，清洗后将硅片放入HF水溶液中去除硅片上存在的氧化层，清洗，烘干，硅片上形成选择性发射极。
本发明预先将扩散后方阻控制在50Ω/◇-55Ω/◇，利于后清洗(即刻蚀和去油墨处理)清洗后获得集中的方阻，方便丝网烧结且烧结时欧姆接触会更好，得到的太阳电池的效率Eff会更高且更稳定。
本发明抛光过程中选用60℃-80℃碱溶液进行背抛光，避免了以往背抛光采用HNO3和HF抛光时硝酸价格高且容易挥发利用率低的不足之处。60℃-80℃碱溶液的抛光效果更好，如果温度太高会导致硅片抛光太剧烈，使硅片变薄最终影响开路电压Uoc、短路电流Isc以及转换效率Eff变低。为了达到更好的效果，抛光过程中所述的碱溶液优选质量百分浓度为10％-35％的KOH水溶液或者质量百分浓度为10％-35％的NaOH水溶液。抛光过程中所述背面抛光的时间优选为5.5min-8.0min；进一步优选，所述硅片优选以1.5m/min-2.2m/min的速率通过60℃-80℃碱溶液。
步骤b中，所述的第一HNO3/HF混合水溶液用于背刻蚀，主要是将边缘PN结刻蚀掉防止太阳电池漏电导致Rsh偏低，同时也起到背抛光作用；所述的第二HNO3/HF混合水溶液用于正刻蚀，是制作 选择性发射极重要的一步，主要是将正面(即扩散面)无油墨保护区域的方阻刻蚀变大，达到选择性的目的。为了达到更好的效果，步骤b中，所述的第一HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度优选为30％-42％，HF的质量百分浓度优选为2％-10％；所述的第二HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度优选为10％-26％，HF的质量百分浓度优选为2％-12％。优选的，所述第二次背面抛光(背刻蚀)的时间为1.36min-2.00min；所述正刻蚀的时间为0.55min-0.8min。
为了达到更好的效果，步骤b中，所述的第一HNO3/HF混合水溶液的温度优选为10℃±2℃，所述的第二HNO3/HF混合水溶液的温度优选为10℃±2℃。所述硅片优选以1.5m/min-2.2m/min的速率通过第一HNO3/HF混合水溶液和第二HNO3/HF混合水溶液。
步骤c中，所述的粗碱溶液和精碱溶液主要是用于去油墨和去多孔硅，硅片先经过粗碱溶液清洗再经过精碱溶液清洗，经过粗碱和精碱两步清洗，可以保证硅片被彻底清洗干净，同时去油墨和去多孔硅也更彻底。为了达到更好的效果，所述的粗碱溶液优选质量百分浓度为7％-14％的KOH水溶液或者质量百分浓度为7％-14％的NaOH水溶液。所述的精碱溶液优选质量百分浓度为4％-12％的KOH水溶液或者质量百分浓度为4％-12％的NaOH水溶液。
步骤c中，所述的HF水溶液用于去除硅片上存在的氧化层，为了达到更好的效果，所述的HF水溶液的质量百分浓度优选为4％-12％。
本发明中，硅片在三氯氧磷气氛中扩散后，会在扩散面形成磷硅玻璃层，该磷硅玻璃层可以在抛光过程中保护硅片的扩散面；抛光时，将硅片扩散面朝上放置，当硅片经过60℃-80℃碱溶液(如KOH/NaOH溶液)时，背面腐蚀坑逐渐腐蚀变大，并趋向于平整。正面(即扩散面)由于有磷硅玻璃层保护，未受到腐蚀，以KOH碱溶液为例，硅片背面腐蚀的具体化学反应式为：
Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2↑；
正面铺满水膜的硅片在HNO3/HF混合水溶液中会进行第二次背面抛光，此时背面绒面会更加平整，正面由于有水膜保护不会被侵蚀到，腐蚀机理的具体化学反应式为：
HNO3+Si→SiO2+NOx↑+H2O；
SiO2+4HF→SiF4+2H2O；
SiF4+2HF→H2[SiF6]。
所述的抛光可以在碱槽链式背抛光机中进行。所述的碱槽链式背抛光机可采用现有设备，包括依次连接的上料端、带加热装置的碱槽、纯水槽、烘干段和下料端的碱槽链式背抛光机；上料端用于放置硅片，带加热装置的碱槽用于盛放KOH/NaOH碱溶液并使热碱(KOH/NaOH)温度保持在60℃-80℃，纯水槽用于将硅片上残余的碱洗净，烘干段用于将背面抛光后的硅片上下表面都烘干，下料端用于将硅片顺利取出。进一步优选：所述的碱槽链式背抛光机的带速控制在1.5m/min-2.2m/min。
步骤a中，所述的印刷油墨可以在现有的INK印刷机中进行。
步骤b和步骤c可以在后清洗SC机台中进行。所述的后清洗SC机台可采用现有设备，包括依次连接的设有滴液阀的水膜保护台、背刻蚀槽、第一纯水槽、正刻蚀槽、第二纯水槽、粗碱槽、精碱槽、第三纯水槽、HF槽、第四纯水槽和烘干段。设有滴液阀的水膜保护台用于在硅片经过滴液阀时将硅片上表面全部铺满水膜；背刻蚀槽用于进行第二次背面抛光；第一纯水槽用于将经过背刻蚀槽后的硅片上残余的酸液洗净；正刻蚀槽用于将无油墨保护的发射极区域进行腐蚀，即利用HNO3/HF的混合溶液将掩膜以外的重掺杂区进行刻蚀，从而形成浅扩散层；第二纯水槽用于将经过正刻蚀槽后的硅片上残余的酸液洗净；粗碱槽和精碱槽用于将油墨洗掉，形成清晰的蜡印区域；第三纯水槽用于将经过粗碱槽和精碱槽后的硅片上残余的碱液洗净；HF槽用于去除硅片上存在的氧化层；第四纯水槽用于将经过HF槽后的硅片上残余的酸液洗净；烘干段用于将硅片烘干。进一步优选：所述的后清洗SC机台的带速控制在1.5m/min-2.2m/min。
所述的制绒、在三氯氧磷气氛中对制绒后的硅片进行单面低方阻扩散、镀减反射膜以及丝网印刷、烧结均可采用现有技术。
本发明具有以下有益效果：
本发明高效太阳电池的制备方法，采用的是先背抛光再制作选择性发射极的顺序将选择性发射极技术和背抛光技术结合，采用低扩散后直接碱液KOH/NaOH背抛光，大大减少了对高价HNO3和HF的 成本消耗，同时抛光效果相比酸液抛光效果更好更易控制，简单易行，相比IBC电池、异质结等高效电池，不仅可以减少工艺复杂性，还能进行大规模生产。
本发明方法制备的太阳电池具有选择性发射极：在活性区形成低掺杂浅扩散区，在电极栅线底下及其附近形成高掺杂深扩散区，主要是为了降低Rs提高FF；减少光生少数载流子在发射极内的表面复合，减小扩散“死层”的影响，提高表面钝化效果提高Isc；改善电池的短波光谱响应，提高Isc和Uoc。由于背绒面深凹位置在与Al背场接触时会产生不良的影响，本发明背抛光后硅片的背面平整，一方面可以加强对透射光的反射，减小透光率，另一方面可以使铝浆与硅片表面接触更加充分提高钝化效果，最终提高Uoc、Isc和Eff。综上，本发明方法制备的太阳电池的硅片电性能得到显著提高，特别是Uoc、Isc、FF和Eff得到显著提高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1-3和对比例1-3中原料硅片均为RAV协鑫硅片、丝网网版均为96栅4BB(厂家仓和)、浆料(天盛背铝、三星C8630正银)。
实施例1
将原料硅片清洗、制绒后在三氯氧磷气氛中进行单面低方阻扩散，扩散后方阻控制在50Ω/◇；将硅片的扩散面朝上放入碱槽链式背抛光机的上料端，以1.5m/min的速率经过装有60℃、质量百分浓度20％的KOH水溶液的碱槽，在KOH水溶液中背面抛光8.0min，背面抛光完成后硅片在装有纯水的纯水槽中洗净残余的碱，经烘干段烘干硅片上下表面，从下料端将硅片顺利取出。
制作选择性发射极：
a.将背抛光后的硅片放入INK印刷机在硅片的电极栅线区域印刷油墨作为掩模，烘干。
b.将硅片的扩散面朝上放在后清洗SC机台的水膜保护台上，在硅片经过滴液阀时将硅片扩散面全部铺满水膜；扩散面全部铺满水膜 的硅片以1.5m/min的速率经过背刻蚀槽中10℃±2℃的第一HNO3/HF混合水溶液(第一HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度为30％，HF的质量百分浓度为2％)对硅片背面进行第二次背面抛光，第二次背面抛光时间为2min，经过第一纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净；再将硅片以1.5m/min的速率经过正刻蚀槽中10℃±2℃第二HNO3/HF混合水溶液(第二HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度为16％，HF的质量百分浓度为5％)对无油墨保护的发射极区域进行正刻蚀，正刻蚀时间为0.8min，形成浅扩散层，经过第二纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净。
c.将硅片依次经过粗碱槽中20℃、质量百分浓度7％的KOH水溶液和精碱槽中20℃、质量百分浓度4％KOH水溶液，将油墨洗掉，形成清晰的蜡印区域，经过第三纯水槽中纯水将硅片上残余的碱液洗净；清洗后将硅片放入HF槽的质量百分浓度4％的HF水溶液中去除硅片上存在的氧化层，经过第四纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净；经烘干段烘干硅片，硅片上形成选择性发射极。
将形成选择性发射极的硅片上镀减反射膜、丝网印刷、烧结，得到太阳电池。
采用该选择性发射极和背抛光制作的太阳电池转换效率Eff达到18.55％，具体数据见表4；采用该太阳电池制作的太阳电池组件数据如下表1所示：60pcs组件Pmax达到270.12w，其中组件封装材料分别为EVA(福斯特F806)、背板(TPT)、镀膜玻璃(安彩)、焊带(同享)、硅胶(道康宁)。
表1
| Pmax | Uoc | Isc | Vpm | Ipm | FF |
| 270.120W | 40.143V | 8.865A | 32.721V | 8.255A | 75.900％ |
实施例2
将原料硅片清洗、制绒后在三氯氧磷气氛中进行单面低方阻扩散，扩散后方阻控制在55Ω/◇；将硅片的扩散面朝上放入碱槽链式背抛光机的上料端，以2.2m/min的速率经过装有80℃、质量百分浓度10％的KOH水溶液的碱槽在KOH水溶液中背面抛光5.5min，背面抛光 完成后硅片在装有纯水的纯水槽中洗净残余的碱，经烘干段烘干硅片上下表面，从下料端将硅片顺利取出。
制作选择性发射极：
a.将背抛光后的硅片放入INK印刷机在硅片的电极栅线区域印刷油墨作为掩模，烘干。
b.将硅片的扩散面朝上放在后清洗SC机台的水膜保护台上，在硅片经过滴液阀时将硅片扩散面全部铺满水膜；扩散面全部铺满水膜的硅片以2.2m/min的速率经过背刻蚀槽中10℃±2℃的第一HNO3/HF混合水溶液(第一HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度为42％，HF的质量百分浓度为10％)对硅片背面进行第二次背面抛光，第二次背面抛光的时间为1.36min，经过第一纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净；再将硅片以2.2m/min的速率经过正刻蚀槽中10℃±2℃第二HNO3/HF混合水溶液(第二HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度为26％，HF的质量百分浓度为12％)对无油墨保护的发射极区域进行正刻蚀，正刻蚀的时间为0.55min，形成浅扩散层，经过第二纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净。
c.将硅片依次经过粗碱槽中30℃、质量百分浓度14％的KOH水溶液和精碱槽中30℃、质量百分浓度12％KOH水溶液，将油墨洗掉，形成清晰的蜡印区域，经过第三纯水槽中纯水将硅片上残余的碱液洗净；清洗后将硅片放入HF槽的质量百分浓度12％的HF水溶液中去除硅片上存在的氧化层，经过第四纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净；经烘干段烘干硅片，硅片上形成选择性发射极。
将形成选择性发射极的硅片上镀减反射膜、丝网印刷、烧结，得到太阳电池。
采用该选择性发射极和背抛光制作的太阳电池转换效率Eff达到18.50％，具体数据见表4；采用该太阳电池制作的太阳电池组件数据如下表2所示：60pcs组件Pmax达到269.940w，其中组件封装材料分别为EVA(福斯特F806)、背板(TPT)、镀膜玻璃(安彩)、焊带(同享)、硅胶(道康宁)。
表2
实施例3
将原料硅片清洗、制绒后在三氯氧磷气氛中进行单面低方阻扩散，扩散后方阻控制在52Ω/◇；将硅片的扩散面朝上放入碱槽链式背抛光机的上料端，以1.8m/min的速率经过装有70℃、质量百分浓度35％的NaOH水溶液的碱槽在NaOH水溶液中背面抛光6.67min，背面抛光完成后硅片在装有纯水的纯水槽中洗净残余的碱，经烘干段烘干硅片上下表面，从下料端将硅片顺利取出。
制作选择性发射极：
a.将背抛光后的硅片放入INK印刷机在硅片的电极栅线区域印刷油墨作为掩模，烘干。
b.将硅片的扩散面朝上放在后清洗SC机台的水膜保护台上，在硅片经过滴液阀时将硅片扩散面全部铺满水膜；扩散面全部铺满水膜的硅片以1.8m/min的速率经过背刻蚀槽中10℃±2℃的第一HNO3/HF混合水溶液(第一HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度为36％，HF的质量百分浓度为6％)对硅片背面进行第二次背面抛光，第二次背面抛光的时间为1.67min，经过第一纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净；再将硅片以1.8m/min的速率经过正刻蚀槽的10℃±2℃第二HNO3/HF混合水溶液(第二HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度为10％，HF的质量百分浓度为2％)中对无油墨保护的发射极区域进行正刻蚀，正刻蚀的时间为0.67min，形成浅扩散层，经过第二纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净。
c.将硅片依次经过粗碱槽中25℃、质量百分浓度10％的NaOH水溶液和精碱槽中25℃、质量百分浓度8％NaOH水溶液，将油墨洗掉，形成清晰的蜡印区域，经过第三纯水槽中纯水将硅片上残余的碱液洗净；清洗后将硅片放入HF槽的质量百分浓度8％的HF水溶液中去除硅片上存在的氧化层，经过第四纯水槽中纯水将硅片上残余的酸液洗净；经烘干段烘干硅片，硅片上形成选择性发射极。
将形成选择性发射极的硅片上镀减反射膜、丝网印刷、烧结，得到太阳电池。
采用该选择性发射极和背抛光制作的太阳电池转换效率Eff达到18.52％，具体数据见表4；采用该太阳电池制作的太阳电池组件数据如下表3所示：60pcs组件Pmax达到270.08w，其中组件封装材料分别为EVA(福斯特F806)、背板(TPT)、镀膜玻璃(安彩)、焊带(同享)、硅胶(道康宁)。
表3
| Pmax | Uoc | Isc | Vpm | Ipm | FF |
| 270.08W | 40.150V | 8.861A | 32.725V | 8.253A | 75.91％ |
对比例1常规工艺
采用常规太阳电池的制作流程，具体为：前清洗制绒→扩散→后清洗刻蚀→PECVD镀膜→丝网印刷烧结→测试，各工段管控参数范围为：前清洗制绒腐蚀度范围控制在2.6um-4.0um；扩散方阻控制在90±15Ω/◇；后清洗刻蚀控制在1.3um±0.6um；PE膜厚控制在83nm±7nm，PE折射率2.08±0.06；丝网参数背电极0.03g-0.05g、背电场1.2g-1.4g、正电极0.105g-0.14g。普通常规工艺中没有选择性发射极和碱溶液背面抛光这两步流程。采用该常规工艺制作的太阳电池转换效率Eff达到18.13％，具体数据见表4。
对比例2单纯选择性发射极工艺
单纯选择性发射极工艺流程为：前清洗制绒→扩散→INK印刷→SC后清洗刻蚀及去腊→PECVD镀膜→丝网印刷烧结→测试。选择性发射极步骤增加了INK印刷以及去蜡过程；其选择性发射极工艺各工段管控参数范围为：前清洗制绒腐蚀度范围控制在2.6um-4.0um；扩散方阻控制在50～55Ω/◇；INK蜡重范围控制在0.105g-0.14g；后清洗腐蚀度范围控制在0.08um-2.0um，后清洗后方阻控制在90Ω/◇-130Ω/◇范围；PE膜厚控制在83nm±7nm，PE折射率2.08±0.06；丝网参数背电极0.03g-0.05g、背电场1.2g-1.4g、正电极0.105g-0.14g。采用该单纯选择性发射极工艺制作的太阳电池转换效率Eff达到18.40％，具体数据见表4。
对比例3单纯背抛光工艺
背抛光工艺流程为：前清洗制绒→扩散→热碱背抛光→后清洗刻蚀→PECVD镀膜→丝网印刷烧结→测试。其背抛光工艺各工段管控参数范围为：前清洗制绒腐蚀度范围控制在2.6um-4.0um；扩散方阻控制在90Ω/◇±15Ω/◇；热碱背抛光腐蚀度范围控制在1.2um±0.5um后清洗刻蚀控制在1.3um±0.6um；PE膜厚控制在83nm±7nm，PE折射率2.08±0.06；丝网参数背电极0.03g-0.05g、背电场1.2g-1.4g、正电极0.105g-0.14g。采用该单纯背抛光工艺制作的太阳电池转换效率Eff达到18.22％，具体数据见表4。
表4
如表4所示：对比例2中现有的单纯选择性发射极工艺制备的太阳电池比对比例1中普通工艺制备的太阳电池Eff有0.27％增益， 其中Uoc高了1mv，Isc高了76.5mA。对比例3中背抛光工艺制备的太阳电池相比对比例1中普通工艺制备的太阳电池Eff有0.07％增益，其中Uoc高了1mv，Isc高了46.1mA。而本发明实施例1-3特定的选择性发射极工艺和背抛光工艺制备的太阳电池相比对比例1中普通工艺制备的太阳电池Eff有0.37％-0.42％增益，其中Uoc高了1mv-2mv，Isc高了120.9mA-143.9mA。
本发明实施例1-3特定的选择性发射极工艺和背抛光工艺制备的太阳电池相比对比例2中现有的单纯选择性发射极工艺制备的太阳电池Eff有0.1％-0.15％增益，其中Uoc高了1mv，Isc高了44.4mA-67.4mA。本发明实施例1-3特定的选择性发射极工艺和背抛光工艺制备的太阳电池相比对比例3中现有的单纯背抛光工艺制备的太阳电池Eff有0.28％-0.33％增益，其中Uoc高了1mv，Isc高了约74.8mA-97.8mA。
在晶硅太阳电池行业中太阳电池的Uoc增加1mv、Eff有0.1％增益以及Isc增加10mA都是非常难的，无论是Uoc增加还是Isc增加，只要最终Eff有0.1％以上的增益就表明太阳电池的硅片电性能得到显著提高。
综上，本发明方法制备的太阳电池的硅片电性能得到显著提高。
本发明制备方法中参数的变化并不影响高效太阳电池的制备，因此本发明制备方法中任意参数的组合均可实现高效太阳电池的制备。在此不再赘述。
Claims (10)
1.一种高效太阳电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将原料硅片依次经过制绒、扩散、抛光、制作选择性发射极、镀减反射膜和丝网印刷、烧结，得到高效太阳电池；
所述的扩散包括：在三氯氧磷气氛中对制绒后的硅片进行单面低方阻扩散，扩散后方阻控制在50Ω/♢-55Ω/♢；
所述的抛光包括：硅片的扩散面朝上放入60℃-80℃碱溶液中进行背面抛光，清洗，烘干；
所述的制作选择性发射极包括：a.在抛光后的硅片的电极栅线区域印刷油墨作为掩模，烘干；
b.刻蚀：将硅片的扩散面朝上，在扩散面铺满水膜，放入第一HNO3/HF混合水溶液中对硅片背面进行第二次背面抛光，清洗；再将硅片放入第二HNO3/HF混合水溶液中对无油墨保护的发射极区域进行刻蚀，形成浅扩散层，清洗；
c.去油墨处理：将硅片依次经过20℃-30℃粗碱溶液和20℃-30℃精碱溶液将油墨洗掉，形成清晰的蜡印区域，清洗后将硅片放入HF水溶液中去除硅片上存在的氧化层，清洗，烘干，硅片上形成选择性发射极。
2.根据权利要求1所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，抛光过程中，所述的碱溶液是质量百分浓度为10%-35%的KOH水溶液或者质量百分浓度为10%-35%的NaOH水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，抛光过程中，所述背面抛光的时间为5.5min-8.0min。
4.根据权利要求1或2所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，抛光过程中，所述硅片以1.5m/min-2.2m/min的速率通过60℃-80℃碱溶液。
5.根据权利要求1所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述的第一HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度为30%-42%，HF的质量百分浓度为2%-10%；所述的第二HNO3/HF混合水溶液中HNO3的质量百分浓度为10%-26%，HF的质量百分浓度为2%-12%。
6.根据权利要求1或5所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述第二次背面抛光的时间为1.36min-2.00min；所述正刻蚀的时间为0.55min-0.8min。
7.根据权利要求1或5所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述的第一HNO3/HF混合水溶液的温度为10℃±2℃，所述的第二HNO3/HF混合水溶液的温度为10℃±2℃。
8.根据权利要求1或5所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述硅片以1.5m/min-2.2m/min的速率通过第一HNO3/HF混合水溶液和第二HNO3/HF混合水溶液。
9.根据权利要求1所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述的粗碱溶液是质量百分浓度为7%-14%的KOH水溶液或者质量百分浓度为7%-14%的NaOH水溶液；
所述的精碱溶液是质量百分浓度为4%-12%的KOH水溶液或者质量百分浓度为4%-12%的NaOH水溶液。
10.根据权利要求1所述的高效太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述的HF水溶液的质量百分浓度为4%-12%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510901412.7A CN105529381B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | 一种高效太阳电池的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510901412.7A CN105529381B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | 一种高效太阳电池的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105529381A true CN105529381A (zh) | 2016-04-27 |
| CN105529381B CN105529381B (zh) | 2018-09-18 |
Family
ID=55771490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510901412.7A Active CN105529381B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | 一种高效太阳电池的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105529381B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107492489A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-19 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 一种多晶硅片背面抛光工艺 |
| CN110518088A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-29 | 天津爱旭太阳能科技有限公司 | 一种se太阳能电池的制备方法 |
| CN112768554A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 横店集团东磁股份有限公司 | 基于背面全接触钝化材料的碱抛光方法、晶硅太阳能电池及制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011050889A2 (de) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Merck Patent Gmbh | Verfahren zur herstellung von solarzellen mit selektivem emitter |
| CN102064216A (zh) * | 2010-11-22 | 2011-05-18 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种新型晶体硅太阳电池及其制作方法 |
| CN103109375A (zh) * | 2010-08-27 | 2013-05-15 | 康斯坦茨大学 | 用于生产具有纹理化正面的太阳能电池的方法及相应的太阳能电池 |
| CN104269468A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-01-07 | 五邑大学 | 一种选择性发射极太阳能电池的制备方法 |
| CN104396027A (zh) * | 2012-06-25 | 2015-03-04 | 默克专利股份有限公司 | 制造具有局部背表面场(lbsf)的太阳能电池的方法 |
| CN104934500A (zh) * | 2015-05-18 | 2015-09-23 | 润峰电力有限公司 | 一种选择性发射极的背钝化晶体硅太阳能电池的制备方法 |
-
2015
- 2015-12-09 CN CN201510901412.7A patent/CN105529381B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011050889A2 (de) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Merck Patent Gmbh | Verfahren zur herstellung von solarzellen mit selektivem emitter |
| CN102859707A (zh) * | 2009-10-30 | 2013-01-02 | 默克专利股份有限公司 | 用于制造具有选择性发射极的太阳能电池的方法 |
| CN103109375A (zh) * | 2010-08-27 | 2013-05-15 | 康斯坦茨大学 | 用于生产具有纹理化正面的太阳能电池的方法及相应的太阳能电池 |
| CN102064216A (zh) * | 2010-11-22 | 2011-05-18 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种新型晶体硅太阳电池及其制作方法 |
| CN104396027A (zh) * | 2012-06-25 | 2015-03-04 | 默克专利股份有限公司 | 制造具有局部背表面场(lbsf)的太阳能电池的方法 |
| CN104269468A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-01-07 | 五邑大学 | 一种选择性发射极太阳能电池的制备方法 |
| CN104934500A (zh) * | 2015-05-18 | 2015-09-23 | 润峰电力有限公司 | 一种选择性发射极的背钝化晶体硅太阳能电池的制备方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107492489A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-19 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 一种多晶硅片背面抛光工艺 |
| CN110518088A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-29 | 天津爱旭太阳能科技有限公司 | 一种se太阳能电池的制备方法 |
| CN110518088B (zh) * | 2019-07-18 | 2022-04-12 | 天津爱旭太阳能科技有限公司 | 一种se太阳能电池的制备方法 |
| CN112768554A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 横店集团东磁股份有限公司 | 基于背面全接触钝化材料的碱抛光方法、晶硅太阳能电池及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105529381B (zh) | 2018-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102569530B (zh) | 一种晶体硅太阳电池背面钝化介质层局部刻蚀方法 | |
| CN102212885B (zh) | 多晶硅太阳能电池片的制绒方法 | |
| JP6553731B2 (ja) | Ｎ型両面電池のウェットエッチング方法 | |
| CN103026494A (zh) | 具有硼扩散层的硅太阳能电池单元及其制造方法 | |
| CN103178159B (zh) | 一种晶体硅太阳能电池刻蚀方法 | |
| US9123840B2 (en) | Solar cell element manufacturing method, solar cell element, and solar cell module | |
| CN102969392B (zh) | 一种太阳能单晶硅电池的单面抛光工艺 | |
| CN102484148A (zh) | 太阳能电池单元及其制造方法 | |
| JP2011159783A (ja) | 裏面電極型太陽電池の製造方法、裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池モジュール | |
| CN102185013A (zh) | 一种硅片手指印去除方法及清洗方法 | |
| CN103441187A (zh) | 太阳能电池硅片抛光后的清洗方法 | |
| CN105390374A (zh) | 一种改善n型晶硅双面太阳电池硼旋涂方法 | |
| CN103606595B (zh) | 烧结后不合格单晶硅电池片的再利用及其栅线回收方法 | |
| CN105529381A (zh) | 一种高效太阳电池的制备方法 | |
| CN208336240U (zh) | 太阳能电池及太阳能电池组件 | |
| CN104630900A (zh) | 一种单晶硅太阳能电池表面制绒处理方法 | |
| CN103258728A (zh) | 硅片刻蚀的方法及太阳能电池片的制作方法 | |
| CN104521002B (zh) | 太阳能电池的制造方法 | |
| CN105529380A (zh) | 一种背面抛光的单晶硅太阳能电池片制备方法 | |
| CN104701422A (zh) | 一种新型电池背腐蚀提高转换效率的方法 | |
| CN113380922A (zh) | 制备方法及选择性发射极太阳能电池 | |
| CN104157739B (zh) | 对不合格硅片的处理方法 | |
| CN103078004A (zh) | 一种选择性发射结与背面点接触结合的太阳能电池的制备方法 | |
| CN107579133B (zh) | 一种背接触式黑硅电池及其制备方法 | |
| CN104835879A (zh) | 一种多晶硅太阳能电池片的制绒方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Solar photovoltaic industry park Tianhe Road 213031 north of Jiangsu Province, Changzhou City, No. 2 Applicant after: trina solar Ltd. Applicant after: HUBEI TRINA SOLAR CO.,LTD. Address before: Solar photovoltaic industry park Tianhe Road 213031 north of Jiangsu Province, Changzhou City, No. 2 Applicant before: CHANGZHOU TRINA SOLAR ENERGY Co.,Ltd. Applicant before: HUBEI TRINA SOLAR CO.,LTD. Address after: Solar photovoltaic industry park Tianhe Road 213031 north of Jiangsu Province, Changzhou City, No. 2 Applicant after: TRINASOLAR Co.,Ltd. Applicant after: HUBEI TRINA SOLAR CO.,LTD. Address before: Solar photovoltaic industry park Tianhe Road 213031 north of Jiangsu Province, Changzhou City, No. 2 Applicant before: trina solar Ltd. Applicant before: HUBEI TRINA SOLAR CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |