CN105845781B - 一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种去除PERC（钝化发射极背面接触）太阳能电池背面皮带印的方法，PERC太阳能电池制作工序步骤为：P型基板清洗、三氯氧化磷扩散、刻蚀、钝化淀积、背面开孔、丝网印刷电极和共烧，其特征是，在刻蚀工艺下料前通过增加硅片翻转步骤，使得硅片正面朝下，由于硅片正面经扩散形成PN结后，正面具有表面场钝化保护的效果，硅片正面与传动滚轮或传输皮带接触都不会产生摩擦痕或皮带印，以此来去除电池背面的皮带印，本发明的方法不仅彻底解决了电池背面皮带印的问题，且改善了电池的电学特性，进一步节约了生产电池的成本。
Description
技术领域
本发明涉及PERC（钝化发射极和背面接触）硅太阳能电池，尤其是一种去除PECR太阳能电池背面的皮带印的方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
PECR技术，即钝化发射极背面接触，通过在太阳能电池背面形成钝化层，可大幅降低背表面电学复合速率，形成良好的内部光学背反射机制，提升电池的开路电压、短路电流，从而提升电池的转换效率。PECR太阳能电池具有工艺简单，成本较低，且与现有电池生产线兼容性高的优点，有望成为未来搞笑太阳能电池的主流方向。
当前，全球各大电池厂商都在加速引入PECR技术，与此同时，PECR电池本身也面临降低生产成本、技术创新和规模化生产的挑战。
如图1所示，为PERC硅太阳能电池的结构示意图，如图2所示，为PERC电池工艺流程示意图，类似于常规硅太阳能电池的生产，PERC硅太阳能电池生产步骤如下：1、提供一P型硅基板，首先进行清洗；2、在P型硅基板上扩散三氯氧化磷(POCl3)来形成反向导电型的N型扩散层（N型发射极）；3、在形成扩散层之后，用氢氟酸进行蚀刻，去除扩散产生的硅片截面边缘的PN结；4、在正面N型扩散层上淀积SiNx，形成介电层，在背面淀积ALOX/SiNx，形成钝化层；5、在PECR硅太阳能电池背面上的钝化层进行激光开窗；6、在电池正面上的介电层上进行丝网印刷，并干燥正面银浆，形成正面电极，在P型基板背面穿孔的钝化层上进行丝网印刷，并干燥背面银浆，形成背面电极；7、共烧，使电极充分干燥，同时形成良好电接触。
与常规电池不同，PERC电池生产过程中不仅对环境洁净度要求较高，同时背面钝化膜沉积前的硅片背表面必须无划伤、无沾污，才能保证电池背面良好的介质膜钝化效果。硅片在刻蚀后经自动下料机下料时，通常硅片由传动滚轮传输至下料机的水平皮带上，依靠硅片与快速旋转中的皮带的摩擦力传输至承载盒内。刻蚀后硅片表面洁净呈疏水性，由于硅片背面尚未沉积背钝化层，背表面没有任何保护，硅片背面与快速旋转中的下料皮带摩擦会产生痕迹，或者皮带长时间与硅片摩擦导致皮带磨损，皮带磨损后留有缺口，会造成硅片表面划伤，以及皮带磨损后的物质会粘附在硅片背面上造成污染。
划痕和皮带摩擦痕在肉眼下很难发现，但成品电池在EL测试（电致发光）时会看到明显的划痕，通常情况下，存在皮带划痕的电池的电学性能偏低，需进行降级处理，进而增加了PRRC电池的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种去除PERC太阳能电池背面皮带印的方法，解决刻蚀工序结束下料时因皮带传输导致的硅片背面皮带痕迹的问题，通过改进刻蚀工艺步骤，使得刻蚀后下料接触皮带时硅片的正面朝下，由于硅片正面经扩散形成PN结后，正面具有表面场钝化保护的效果，与传动滚轮或传输皮带接触即便有摩擦，在EL测试下都不会产生摩擦痕或皮带印。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法，PERC太阳能电池制作工序步骤为：P型基板清洗、三氯氧化磷扩散、刻蚀、钝化淀积、背面开孔、丝网印刷电极和共烧，其特征是，在刻蚀工艺下料前通过增加硅片翻转步骤，来去除电池背面的皮带印，刻蚀工艺的具体步骤如下：
步骤一. 水膜覆盖：在扩散后形成PN结的硅片表面喷涂定量纯水，水完整均匀地覆盖在硅片表面形成水膜；
步骤二. 刻蚀：将硅片置于氢氟酸和硝酸的混合溶液槽中，使溶液与硅片发生反应，去除扩散产生的硅片截面边缘的PN结；
步骤三. 一次水洗：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的氢氟酸和硝酸混合溶液；
步骤四. 碱洗：将硅片置于氢氧化钠或氢氧化钾溶液槽中，去除硅片在刻蚀过程中产生的多孔硅；
步骤五. 二次水洗：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的氢氧化钠或氢氧化钾混合溶液；
步骤六. 酸洗：将硅片置于氟化氢溶液槽中，去除硅片表面的金属离子；
步骤七. 三次水洗：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的低浓度的氟化氢溶液；
步骤八. 烘干：使用压缩空气或氮气加热吹风将硅片表面吹干；
步骤九. 硅片翻转：硅片背面朝下，通过吸盘将硅片180度翻转；
步骤十. 下料：硅片正面朝下，通过传动滚轮传输至皮带上，并由皮带传输至承载盒内；
作为优选，所述硅片翻转的具体步骤如下：
步骤一. 将硅片背面朝下置于片架上；
步骤二. 自动机械杆上端设有吸盘，通过吸盘吸住硅片正面；
步骤三. 自动机械杆旋转180度；
步骤四. 将硅片正面朝下置于片架上，松开吸盘，收回自动机械杆。
作为优选，所述硅片翻转步骤可以在三次水洗后或者下料前完成均可。
进一步地，刻蚀中氢氟酸和硝酸的混合溶液中氢氟酸的浓度为35-45g/L，硝酸浓度350-420 g/L。
进一步地，碱洗中的氢氧化钠或氢氧化钾溶液浓度为5%-10%。
进一步地，酸洗中的氢氟酸溶液的浓度为5%-10%。
从以上描述可以看出，本发明的有益效果在于：针对目前PERC电池存在的背面皮带印的缺陷问题，本发明通过改进制作工序中的刻蚀工艺，在硅片下料与皮带接触前，增加硅片正反面翻转步骤，避免硅片背面接触皮带，彻底解决了PERC电池背面的皮带印缺陷问题，改善了电池的电学特性，进而节约了生产电池的成本。
附图说明
图1为PERC硅太阳能电池的结构示意图。
图2为PERC硅太阳能电池制作工艺流程示意图。
图3为本发明改进后的刻蚀工艺流程框架图。
图4为改善前和改善后EL测试下硅片的SEM图。
附图说明：1-水膜覆盖、2-刻蚀、3-一次水洗、4-碱洗、5-二次水洗、6-酸洗、7-三次水洗、8-烘干、9-硅片翻转、10-下料。
具体实施方式
根据附图3所述，本发明所提出的一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法，PERC太阳能电池制作工序步骤为：P型基板清洗、三氯氧化磷扩散、刻蚀、钝化淀积、背面开孔、丝网印刷电极和共烧，其特征是：在刻蚀工艺下料前通过增加硅片翻转步骤，来去除电池背面的皮带印，刻蚀工艺的具体步骤如下：
步骤一. 水膜覆盖1：在扩散后形成PN结的硅片表面喷涂定量纯水，水完整均匀地覆盖在硅片表面形成水膜；
步骤二. 刻蚀2：将硅片置于氢氟酸和硝酸的混合溶液槽中，使溶液与硅片发生反应，去除扩散产生的硅片截面边缘的PN结，氢氟酸和硝酸的混合溶液中氢氟酸的浓度为35-45g/L，硝酸浓度350-420 g/L；
步骤三. 一次水洗3：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的氢氟酸和硝酸混合溶液；
步骤四. 碱洗4：将硅片置于氢氧化钠或氢氧化钾溶液槽中，去除硅片在刻蚀过程中产生的多孔硅，氢氧化钠或氢氧化钾溶液浓度为5%-10%；
步骤五. 二次水洗5：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的氢氧化钠或氢氧化钾混合溶液；
步骤六. 酸洗6：将硅片置于氟化氢溶液槽中，去除硅片表面的金属离子，氢氟酸溶液的浓度为5%-10%；
步骤七. 三次水洗7：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的低浓度的氟化氢溶液；
步骤八. 烘干8：使用压缩空气或氮气加热吹风将硅片表面吹干；
步骤九. 硅片翻转9：硅片背面朝下，通过自动机械杆的吸盘将硅片180度翻转；
步骤十. 下料10：硅片正面朝下，通过传动滚轮传输至皮带上，并由皮带传输至承载盒内；
作为优选，所述硅片翻转9的具体步骤如下：
步骤一. 将硅片背面朝下置于片架上；
步骤二. 自动机械杆上端设有吸盘，通过吸盘吸住硅片正面；
步骤三. 自动机械杆带动硅片旋转180度；
步骤四. 将硅片正面朝下置于另一侧的片架上，松开吸盘，收回自动机械杆。
作为优选，所述硅片翻转9步骤可以在三次水洗7后或者下料10前完成均可。
如图4所示，图4（a）为改善前EL下电池背面SEM图，图4（b）为改善后EL下电池的SEM图，由图可明显看出，通过在刻蚀工艺下料前增加硅片翻转9步骤，可以彻底改善PERC电池背面皮带印问题。
本发明的特点之一在于不需要更换刻蚀后的下料皮带，不需要安装机器人的机械手取片，只需通过硅片正反面翻转的简单操作，即可消除电池背面皮带印。
本发明的特点之二在于硅片正反面翻转可在刻蚀机内三次水洗7后完成，也可在下料10接触皮带前完成，使刻蚀后具有PN结的正面与传动滚轮或传输皮带接触，由于硅片经扩散形成PN结后，正面具有表面场钝化保护的效果，与传动滚轮或传输皮带接触即便有摩擦，但摩擦痕、皮带印在EL测试时都不会显示。
本发明的特点之三在于通过在刻蚀工艺中增加硅片翻转工艺，这种方法成本低廉，且改善效果显著，解决了业内PERC电池普遍存在的EL下皮带印问题，改善了PERC电池背钝化效果，提高了PERC电池的转换效率，杜绝了因EL皮带印导致的电池降级，降低了PERC电池的生产成本。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法，PERC太阳能电池制作工序步骤为：P型基板清洗、三氯氧化磷扩散、刻蚀、钝化淀积、背面开孔、丝网印刷电极和共烧，其特征是，在刻蚀工艺下料前通过增加硅片翻转步骤，来去除电池背面的皮带印，刻蚀工艺的具体步骤如下：
步骤一. 水膜覆盖（1）：在扩散后形成PN结的硅片表面喷涂定量纯水，水完整均匀地覆盖在硅片表面形成水膜；
步骤二. 刻蚀（2）：将硅片置于氢氟酸和硝酸的混合溶液槽中，使溶液与硅片发生反应，去除扩散产生的硅片截面边缘的PN结；
步骤三. 一次水洗（3）：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的氢氟酸和硝酸混合溶液；
步骤四. 碱洗（4）：将硅片置于氢氧化钠或氢氧化钾溶液槽中，去除硅片在刻蚀过程中产生的多孔硅；
步骤五. 二次水洗（5）：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的氢氧化钠或氢氧化钾溶液；
步骤六. 酸洗（6）：将硅片置于氟化氢溶液槽中，去除硅片表面的金属离子；
步骤七. 三次水洗（7）：将硅片置于清洗槽中，使用纯水进行漂洗，去除硅片表面残留的低浓度的氟化氢溶液；
步骤八. 烘干（8）：使用压缩空气或氮气加热吹风将硅片表面吹干；
步骤九. 硅片翻转（9）：硅片背面朝下，通过吸盘将硅片180度翻转；
步骤十. 下料（10）：硅片正面朝下，通过传动滚轮传输至皮带上，并由皮带传输至承载盒内。
2.根据权利要求1所述的一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法，其特征是，所述硅片翻转（9）的具体步骤如下：
步骤一. 将硅片背面朝下置于片架上；
步骤二. 自动机械杆上端设有吸盘，通过吸盘吸住硅片正面；
步骤三. 自动机械杆旋转180度；
步骤四. 将硅片正面朝下置于片架上，松开吸盘，收回自动机械杆。
3.根据权利要求1所述的一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法，其特征是，所述硅片翻转（9）步骤在三次水洗（7）后至下料（10）前完成。
4.根据权利要求1所述的一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法，其特征是，刻蚀（2）中氢氟酸和硝酸的混合溶液中氢氟酸的浓度为35-45g/L，硝酸浓度350-420 g/L。
5.根据权利要求1所述的一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法，其特征是，碱洗（4）中的氢氧化钠或氢氧化钾溶液浓度为5%-10%。
6.根据权利要求1所述的一种去除钝化发射极背面接触太阳能电池皮带印的方法，其特征是，酸洗（6）中的氢氟酸溶液的浓度为5%-10%。
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Denomination of invention: A passivation method of solar cell back contact passivation Effective date of registration: 20201118 Granted publication date: 20170405 Pledgee: Ningbo Bank Co.,Ltd. Wuxi Branch Pledgor: WUXI SUNTECH POWER Co.,Ltd. Registration number: Y2020320010195 |
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