CN106252462B - 一种激光se电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激光SE电池的制备方法,它包括以下步骤:1)用金刚线切割硅片;2)制绒;3)利用激光打点的方式在硅片制绒表面均匀地进行打盲孔处理;4)涂抹磷墨在打过盲孔的硅片表面上;5)置于扩散炉,300~500℃通入POCl3混合物2~3min;6)冷却,取出硅片,涂抹有机溶剂,对硅片表面进行激光扫描;7)刻蚀;8)在刻蚀后的硅片表面镀减反射膜、丝网印刷,完成正面栅线和背面铝背场的烧结。采用激光打点后扩散炉扩散、涂抹有机溶剂激光扫描制备的激光SE电池转换效率高,反射率低,性能最佳。

Description

一种激光SE电池的制备方法
【技术领域】
本发明涉及太阳能电池领域,具体涉及一种激光SE电池的制备方法。
【背景技术】
目前,发展高效电池技术是提高太阳能电池效率的关键。比较成熟的高效电池技术以选择性发射极(selective emitter,SE)电池为主,其特征为:1)在电极栅线下及其附近形成高掺杂深扩散区;2)在光照区域形成低掺杂浅扩散区。通过对发射区选择性掺杂,在栅线接触区域和其他区域实现不同扩散方阻的效果,降低了串联电阻。常规P型硅片电池片制程包括以下工艺步骤:硅片制绒一扩散一刻蚀一镀膜一印刷一烧结。选择性发射机扩散的常规技术主要为扩散炉扩散,需要高温,热能耗大,成本高,且效率低。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种激光SE电池的制备方法,能够利用激光打点的方式,低成本高效率地加大二次扩散的深浅差异,提高选择性。
本发明的技术方案是:一种激光SE电池的制备方法,它包括以下步骤:
1)用金刚线切割硅片至所需形状;
2)置于NaOH、乙二醇、SnCl2混合液中制绒;
3)利用激光打点的方式在硅片制绒表面均匀地进行打盲孔处理;
4)涂抹磷墨在打过盲孔的硅片表面上;
5)置于扩散炉,300~500℃通入POCl3混合物2~3min;
6)冷却,取出硅片,涂抹有机溶剂,对硅片表面进行激光扫描;
7)将激光扫描过的硅片用酸性混合液刻蚀;
8)在刻蚀后的硅片表面镀减反射膜、丝网印刷,完成正面栅线和背面铝背场的烧结。
优选地,所述步骤1)硅片为P型多晶硅片。用金刚线切割硅片,不仅成本降低,使用周期延长,而且硅片表面平整,薄片化效果好。
优选地,所述步骤2)混合液由以下重量百分比的组分组成:NaOH 24%、乙二醇5~10%、SnCl2 1~3%,余量为水。常规碱性制绒液中添加SnCl2,可提高制绒效果和均匀度,有利于附着在多晶硅表面的气泡脱离。
优选地,所述步骤3)中盲孔的孔深为100~150μm,盲孔的孔径为50~100μm。通过激光打点的方式,硅片表面形成均匀的盲孔结构,对应的盲孔周围形成有凸点,这样在涂抹扩散时,孔内实现磷的重掺杂深扩散,凸点部分形成轻掺杂浅扩散。这样的表面不仅可以实现高效率选择性发射,而且吸光效率提高,光电转化效率提高。
优选地,所述步骤5)POCl3混合物由以下重量百分比的组分组成:POCl3 50~70%,O2 5~10%,余量为N2
优选地,所述步骤6)中有机溶剂由以下重量百分比的组分组成:三乙基氧化磷1~5%,磷酸三辛基酯10~15%,余量为异丙醇。涂抹的有机溶剂大多沉积在硅片表面的孔内,有助于激光扫描时孔内磷扩散的进一步加深,而与凸点的浅扩散差异进一步增大,提高电池发射的选择性。
优选地,所述步骤6)扫描所用仪器为飞秒激光器。使用飞秒激光器,可将各物质分子变为等离子体,快速、高效、低能耗地实现二次扩散。
优选地,所述步骤7)酸性混合液由以下重量百分比的组分组成:HF 1~3%、H2O2 5~10%,NH4F 5~15%,余量为水。将激光扫描过的硅片用酸性混合液刻蚀,去除硅片表面的磷硅玻璃及边缘形成的自扩散层,刻蚀效率高,去除后规则整洁。
本发明具有以下有益的技术效果:
1)利用激光打点的方式,低成本高效率地促进二次扩散的深浅差异,提高选择性;
2)使用飞秒激光器,可将各物质分子变为等离子体,快速、高效、低能耗地实现二次扩散;
3)分别使用磷墨、POCl3和有机溶剂在不同阶段,提升各阶段磷扩散的效率。
【具体实施方式】
以下结合具体实施例,对本发明做进一步描述。
以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围,所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进,亦落入本发明要求的保护范围之内。
实施例一
一种激光SE电池的制备方法,它包括以下步骤:
1)用金刚线切割P型多晶硅片至所需形状;
2)置于NaOH、乙二醇、SnCl2混合液中制绒;所述混合液由以下重量百分比的组分组成:NaOH 2%、乙二醇5%、SnCl2 1%,余量为水;
3)利用激光打点的方式在硅片制绒表面均匀地进行打盲孔处理;所述盲孔的孔深为100μm,盲孔的孔径为50μm;
4)涂抹磷墨在打过盲孔的硅片表面上;
5)置于扩散炉,300℃通入POCl3混合物3min;所述POCl3混合物由以下重量百分比的组分组成:POCl350%,O2 5%,余量为N2
6)冷却,取出硅片,涂抹有机溶剂,使用飞秒激光器对硅片表面进行激光扫描;所述有机溶剂由以下重量百分比的组分组成:三乙基氧化磷1%,磷酸三辛基酯10%,余量为异丙醇;
7)将激光扫描过的硅片用酸性混合液刻蚀;所述酸性混合液由以下重量百分比的组分组成:HF 1%、H2O2 5%,NH4F 5%,余量为水;
8)在刻蚀后的硅片表面镀减反射膜、丝网印刷,完成正面栅线和背面铝背场的烧结。
实施例二
一种激光SE电池的制备方法,它包括以下步骤:
1)用金刚线切割P型多晶硅片至所需形状;
2)置于NaOH、乙二醇、SnCl2混合液中制绒;所述混合液由以下重量百分比的组分组成:NaOH 4%、乙二醇10%、SnCl2 3%,余量为水;
3)利用激光打点的方式在硅片制绒表面均匀地进行打盲孔处理;所述盲孔的孔深为150μm,盲孔的孔径为100μm;
4)涂抹磷墨在打过盲孔的硅片表面上;
5)置于扩散炉,500℃通入POCl3混合物2min;所述POCl3混合物由以下重量百分比的组分组成:POCl3 70%,O2 10%,余量为N2
6)冷却,取出硅片,涂抹有机溶剂,使用飞秒激光器对硅片表面进行激光扫描;所述有机溶剂由以下重量百分比的组分组成:三乙基氧化磷5%,磷酸三辛基酯15%,余量为异丙醇;
7)将激光扫描过的硅片用酸性混合液刻蚀;所述酸性混合液由以下重量百分比的组分组成:HF 3%、H2O2 10%,NH4F 15%,余量为水;
8)在刻蚀后的硅片表面镀减反射膜、丝网印刷,完成正面栅线和背面铝背场的烧结。
实施例三
一种激光SE电池的制备方法,它包括以下步骤:
1)用金刚线切割P型多晶硅片至所需形状;
2)置于NaOH、乙二醇、SnCl2混合液中制绒;所述酸性混合液由以下重量百分比的组分组成:NaOH 2%、乙二醇8%、SnCl2 2%,余量为水;
3)利用激光打点的方式在硅片制绒表面均匀地进行打盲孔处理;所述盲孔的孔深为120μm,盲孔的孔径为80μm;
4)涂抹磷墨在打过盲孔的硅片表面上;
5)置于扩散炉,400℃通入POCl3混合物2.5min;所述POCl3混合物由以下重量百分比的组分组成:POCl3 60%,O2 8%,余量为N2
6)冷却,取出硅片,涂抹有机溶剂,使用飞秒激光器对硅片表面进行激光扫描;所述有机溶剂由以下重量百分比的组分组成:三乙基氧化磷3%,磷酸三辛基酯12%,余量为异丙醇;
7)将激光扫描过的硅片用酸性混合液刻蚀;所述混合液由以下重量百分比的组分组成:HF 2%、H2O2 8%,NH4F 10%,余量为水;
8)在刻蚀后的硅片表面镀减反射膜、丝网印刷,完成正面栅线和背面铝背场的烧结。
对比例一
一种激光SE电池的制备方法,它包括以下步骤:
1)用金刚线切割P型多晶硅片至所需形状;
2)置于NaOH、乙二醇、SnCl2混合液中制绒;所述酸性混合液由以下重量百分比的组分组成:NaOH 2%、乙二醇8%、SnCl2 2%,余量为水;
3)涂抹磷墨在制绒后的硅片表面上;
4)置于扩散炉,400℃通入POCl3混合物2.5min;所述POCl3混合物由以下重量百分比的组分组成:POCl3 60%,O2 8%,余量为N2
5)冷却,取出硅片,涂抹有机溶剂,使用飞秒激光器对硅片表面进行激光扫描;所述有机溶剂由以下重量百分比的组分组成:三乙基氧化磷3%,磷酸三辛基酯12%,余量为异丙醇;
6)将激光扫描过的硅片用酸性混合液刻蚀;所述混合液由以下重量百分比的组分组成:HF 2%、H2O2 8%,NH4F 10%,余量为水;
7)在刻蚀后的硅片表面镀减反射膜、丝网印刷,完成正面栅线和背面铝背场的烧结。
对比例二
一种激光SE电池的制备方法,它包括以下步骤:
1)用金刚线切割P型多晶硅片至所需形状;
2)置于NaOH、乙二醇、SnCl2混合液中制绒;所述酸性混合液由以下重量百分比的组分组成:NaOH 2%、乙二醇8%、SnCl2 2%,余量为水;
3)涂抹磷墨在制绒后的硅片表面上;
4)使用飞秒激光器对硅片表面进行激光局部扫描,在激光扫描区域实现磷的重掺杂;
5)置于扩散炉,400℃通入POCl3混合物2.5min;所述POCl3混合物由以下重量百分比的组分组成:POCl3 60%,O2 8%,余量为N2
6)用酸性混合液刻蚀;所述混合液由以下重量百分比的组分组成:HF 2%、H2O28%,NH4F 10%,余量为水;
7)在刻蚀后的硅片表面镀减反射膜、丝网印刷,完成正面栅线和背面铝背场的烧结。
表1:实施例三、对比例一、对比例二的电池性能参数
转换效率(%) 反射率(%)
实施例三 22.6 4.2
对比例一 18.7 6.7
对比例二 20.9 13.8
从上表可以看出,采用激光打点后扩散炉扩散、涂抹有机溶剂激光扫描制备的激光SE电池转换效率高,反射率低,性能最佳。

Claims (7)

1.一种激光SE电池的制备方法,其特征在于,它包括以下步骤:
1)用金刚线切割硅片至所需形状;
2)将切割好的硅片置于碱性混合液中制绒;
3)利用激光打点的方式在硅片制绒表面均匀地进行打盲孔处理;
4)涂抹磷墨在打过盲孔的硅片表面上;
5)置于扩散炉,300~500℃通入POCl3混合物2~3min;
6)冷却,取出硅片,涂抹有机溶剂,对硅片表面进行激光扫描;所述有机溶剂由以下重量百分比的组分组成:三乙基氧化磷1~5%,磷酸三辛基酯10~15%,余量为异丙醇;
7)对激光扫描过的硅片用酸性混合液进行刻蚀;
8)在刻蚀后的硅片表面镀减反射膜,丝网印刷,完成正面栅线和背面铝背场的烧结。
2.根据权利要求1所述的激光SE电池的制备方法,其特征在于,所述步骤1)硅片为P型多晶硅片。
3.根据权利要求1所述的激光SE电池的制备方法,其特征在于,所述步骤2)碱性混合液由以下重量百分比的组分组成:NaOH 2~4%、乙二醇5~10%、SnCl21~3%,余量为水。
4.根据权利要求1所述的激光SE电池的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中盲孔的孔深为100~150μm,盲孔的孔径为50~100μm。
5.根据权利要求1所述的激光SE电池的制备方法,其特征在于,所述步骤5)POCl3混合物由以下重量百分比的组分组成:POCl350~70%,O2 5~10%,余量为N2
6.根据权利要求1所述的激光SE电池的制备方法,其特征在于,所述步骤6)扫描所用仪器为飞秒激光器。
7.根据权利要求1所述的激光SE电池的制备方法,其特征在于,所述步骤7)酸性混合液由以下重量百分比的组分组成:HF 1~3%、H2O2 5~10%,NH4F 5~15%,余量为水。
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