CN107275445A - 一种多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，包括以下步骤：(1)将返工硅片浸入溶解有O3的HF及HCL混合溶液中进行清洗；(2)所述步骤(1)清洗完成之后，采用HF与DI将返工硅片洗净并烘干；(3)处理之后的返工硅片返回扩散工艺中，从扩散工艺开始按照正常硅片加工工艺的生产流程进行加工。本发明使用O3作为氧化剂，可通过控制O3发生器的功率使得腐蚀液中O3浓度保持稳定，使量产时能稳定控制腐蚀深度；本发明能够较好的控制绒面反射率，接近正常加工硅片的绒面反射率，因此在PECVD镀膜时能有效控制色差；本发明不会导致明显晶界，杜绝花片的产生，且有效控制黑丝的产生；不会导致明显晶界，杜绝花片的产生，且有效控制黑丝的产生。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池生产加工技术领域，具体涉及一种多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺。
背景技术
随着常规能源日益紧缺和环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。新能源：又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。目前开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。其中太阳能以其具有无污染、清洁安全、普遍、可再生、可持续性等特点越来越被人们所关注。
太阳能电池是一种利用光电效应或光化学效应把光能转化为电能的装置，又被称为太阳能芯片或光电池。根据使用材料和技术不同，太阳能电池主要分为两大类，一类是晶体硅太阳能电池，一类是薄膜太阳能电池。目前无论是从全球太阳能电池产品结构来看，还是从太阳能电池产量最大的中国来看，晶硅电池均占据着绝对的优势。
晶硅太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏特效应”，因此，太阳能电池又称为“光伏电池”。其主要制作工艺流程包括：制绒、扩散、刻蚀、PECVD镀膜、印刷和烧结等。其中扩散制作PN结是晶硅太阳电池的核心，PN结的质量则直接决定着太阳能电池的转换效率。随着国家对光伏平价上网的推动，业内普遍在寻求一种降低不良片隔离率，提升产品良率的方案。
目前业内流行的普通多晶返工方案为：使用RENA机台，通过调整制绒槽温度及药液补加的方式，降低腐蚀度，将不良隔离片通过清洗的方式将不良层腐蚀的清洗祛除。但是RENA机台受其结构及药液因素制约，硅片的清洗腐蚀量通常在微米级，这会造成硅片表面反射率偏高(高达24％～26％)、晶界明显，且表面黑丝较多，与正常片外观差异明显。此外，由于在不同药液寿命下，RENA机台制绒槽内的混合药液(HNO3和HF的混合溶液)浓度会出现变化，使清洗隔离返工硅片的腐蚀深度及反射率出现波动，因此需要实时调整药液补加，即每次返工硅片清洗完成，还需要重新换药，使得药液使用成本较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，使得返工硅片表面的反射率接近正常硅片表面的反射率，并且不会导致明显晶界，杜绝花片的产生，且有效控制黑丝的产生。
本发明的技术方案为：一种多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，包括以下步骤：
(1)将返工硅片浸入溶解有O3的HF及HCL混合溶液中进行清洗；
(2)所述步骤(1)清洗完成之后，采用HF溶液将返工硅片洗净并烘干；
(3)将步骤(2)处理之后的返工硅片返回扩散工艺中，从扩散工艺开始按照正常硅片加工工艺的生产流程进行加工。
本发明使用O3作为氧化剂，可通过控制O3发生器的功率使得腐蚀液中O3浓度保持稳定，使量产时能稳定控制腐蚀深度，经由从扩散开始按照后清洗-PECVD-丝网印刷-烧结-测试分选的正常工序生产。
作为优选，所述步骤(1)中HF的质量浓度为5％～10％，HCL的质量浓度为0.05％～0.10％，O3的浓度20～30ppm。
作为优选，所述步骤(1)中，所述返工硅片为经过PECVD镀膜的硅片时，首先使用HF与HCL的混合溶液将硅片表面沉积的SiNx薄膜腐蚀祛除，再将返工硅片浸入溶解有O3的HF及HCL混合溶液中进行清洗。
作为优选，去除硅片表面沉积的SiNx薄膜时，所述HF的质量浓度为5％～10％，HCL的质量浓度均为5％～10％。
作为优选，所述步骤(2)中烘干之后的返工硅片表面的方阻为150Ω以上。
作为优选，所述步骤(2)中HF溶液的质量浓度5％～10％，烘干温度控制为85℃～95℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明使用O3作为氧化剂，可通过控制O3发生器的功率使得腐蚀液中O3浓度保持稳定，使量产时能稳定控制腐蚀深度；
(2)本发明对返工硅片的腐蚀深度低仅为100nm～200nm，因此对硅片刚度影响较小，能够减少后道破片，且降低药液成本；
(3)本发明能够较好的控制绒面反射率，接近正常加工硅片的绒面反射率，因此在PECVD镀膜时能有效控制色差；
(4)本发明返工硅片进行返工时得到的是接近第一次制绒时的小绒面，不会导致明显晶界，杜绝花片的产生，且有效控制黑丝的产生；
(5)本发明通过控制返工硅片表面的方阻，使得在不调整扩散工艺的情况下直接正常进行扩散，能得到规定范围内的方阻，最大限度的减少产能损失；
(6)本发明与RENA返工工艺相比，扩散时能够提高表面掺杂浓度，提高开路电压。
附图说明
图1为6种常见扩散后的不良多晶硅片采用本发明清洗前后的表面情况。
图2为不良多晶硅片采用本发明以及现有技术中的清洗工艺清洗之后的外观对比图。
图3为实施例3中三种不同工艺量跑时反射率的箱线图。
图4为实施例3中三种不同工艺在波长为350nm～1050nm时对应反射率趋势图。
具体实施方式
实施例1
收取扩散后的不同类型不良多晶硅片，插入花篮，使用本实施例的工艺进行清洗，控制工艺参数调整腐蚀深度，以硅片表面不良洗净为宜。具体工艺步骤如下：
(1)将返工硅片浸入溶解有O3的HF及HCL混合溶液中进行清洗，HF的质量浓度为5％～10％，HCL的质量浓度为0.05％～0.10％，O3的浓度20～30ppm，若返工硅片为经过PECVD镀膜的硅片时，首先使用HF与HCL的混合溶液将硅片表面沉积的SiNx薄膜腐蚀祛除，再将返工硅片浸入溶解有O3的HF及HCL混合溶液中进行清洗，去除硅片表面沉积的SiNx薄膜时，所述HF的质量浓度为5％～10％，HCL的质量浓度均为5％～10％。
(2)所述步骤(1)清洗完成之后，返工硅片表面的方阻为150Ω以上，采用HF溶液将返工硅片洗净并烘干，其中HF溶液的质量浓度5％～10％，烘干温度控制为85℃～95℃。
(3)将步骤(2)处理之后的返工硅片返回扩散工艺中，从扩散工艺开始按照现有技术中正常硅片加工工艺的生产流程进行加工。
常见扩散后的不良多晶硅片清洗前后的表面情况，其中按照图片编号对应分别为水片、蓝黑点、麻点、蓝边、蓝斑和皮带印及其对应清洗后的表面情况。由图1可看出，采用本发明对扩散后的不良多晶硅片进行清洗之后，以上不良多晶硅片的表面均被有效清洗干净。
实施例2
将不良多晶硅片分别使用本发明实施例1所述的方法以及现有返工清洗工艺进行清洗，之后按正常工艺流转，得到如图2所示的电池片。通过图2的对比可以发现，现有清洗工艺清洗得到的硅片的电池片晶界明显，表面暗纹黑丝明显增多。而本实施例中得到的绒面并无花片与黑丝，外观与正常片无异。
实施例3
硅片表面的反射率是影响太阳能电池片效率的一个重要因素，反射率直接反映的是绒面的陷光效果。本实施例采用实施例1所述的方法、正常生产工艺、现有清洗返工方法分别对硅片进行处理，图3所示为正常生产工艺、本实施例所述方法及现有清洗返工方法量跑时反射率的箱线图，图4所示为三者在波长为350nm～1050nm时对应反射率趋势图。由图3和图4可知，正常片反射率均值为20.89％，现有清洗RENA返工反射率均值为24.84％，本实施例反射率均值为21.87％，使用本实施例返工得到的绒面反射率与正常片接近。此外，本实施例量跑时反射率区间明显小于RENA返工。制绒工序的绒面反射率不稳定时，就需要频繁地对工艺进行调整，这势必会降低工序的产能，从这点看，使用本实施例返工对车间产能影响较小。此外，绒面反射率差异对PECVD镀膜的效果有影响，当反射率差异小时，造成的色差片少，从而提升车间的成品合格率。
实施例4
分别使用实施例所述方法与RENA返工工艺分别量产1W片，得到电性能数据如表1。从效率上看，本实施例较RENA返工工艺的Eff提升0.15％，体现在本实施例的开路电压Voc、短路电流Isc及填充因子FF均高于RENA返工工艺。主要由于本实施例对电池片表面的绒面影响小，而RENA返工工艺造成绒面尺寸偏大，影响陷光效果，造成短路电流低。此外由于扩散带来的PN结深度在300nm左右，与RENA返工工艺相比，本实施例并不会使PN结完全洗除，再次扩散时可以提高硅片表面的掺杂浓度，提高开路电压。
表1正常片与新工艺返工量跑电性能数据
Claims (6)
1.一种多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将返工硅片浸入溶解有O3的HF及HCL混合溶液中进行清洗；
(2)所述步骤(1)清洗完成之后，采用HF溶液将返工硅片洗净并烘干；
(3)将步骤(2)处理之后的返工硅片返回扩散工艺中，从扩散工艺开始按照正常硅片加工工艺的生产流程进行加工。
2.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，其特征在于，所述步骤(1)中HF的质量浓度为5％～10％，HCL的质量浓度为0.05％～0.10％，O3的浓度20～30ppm。
3.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述返工硅片为经过PECVD镀膜的硅片时，首先使用HF与HCL的混合溶液将硅片表面沉积的SiNx薄膜腐蚀祛除，再将返工硅片浸入溶解有O3的HF及HCL混合溶液中进行清洗。
4.如权利要求3所述的多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，其特征在于，去除硅片表面沉积的SiNx薄膜时，所述HF的质量浓度为5％～10％，HCL的质量浓度均为5％～10％。
5.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，其特征在于，所述步骤(2)中烘干之后的返工硅片表面的方阻为150Ω以上。
6.如权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片隔离返工工艺，其特征在于，所述步骤(2)中HF溶液的质量浓度5％～10％，烘干温度控制为85℃～95℃。
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