CN108123009B - 一种rie制绒的黑硅电池的制备方法 - Google Patents

一种rie制绒的黑硅电池的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种RIE制绒的黑硅电池的制备方法,包括如下步骤:步骤S1,去除黑硅片的正表面损伤层,以及对黑硅片的背面进行抛光处理;步骤S2,对所述黑硅片的表面进行磷源扩散,制备PN结;步骤S3,对所述黑硅片进行清洗、RIE制绒,在黑硅片的正表面形成纳米绒面;步骤S4,对所述黑硅片的纳米绒面进行修复,以去除纳米绒面形成过程中的损失层;步骤S5,对所述黑硅片的正表面积淀上减反射膜;步骤S6,对所述黑硅片的背面分别印刷背银、铝浆后烘干,然后在其正表面印刷正银后烧结,即可得到黑硅电池。

Description

一种RIE制绒的黑硅电池的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域,尤其涉及一种RIE制绒的黑硅电池的制备方法。
背景技术
现有技术中黑硅电池的制备流程是先进行酸制绒,RIE制绒,经过绒面修复后再进行PN结扩散,然后后清洗去除磷硅玻璃层(PSG)和边缘刻蚀,PECVD积淀减反射膜,丝网印刷和烧结工艺完成黑硅电池的制备,如图1所示。
采用上述的工艺流程,再经过RIE制绒后,黑硅片表面会形成深度为200~500nm左右小绒面,而此深度与目前的扩散PN结深相当。在这种绒面形貌的情况下,会对PN结的扩散深度产生影响,而酸制绒工艺也会引起硅片表面形貌起伏不平,进一步加重了PN结的不均匀性,同时也会导致局部的扩散浓度随绒面起伏而有变化,增加了光生载流子的表面复合速率,从而影响电池片的性能。
现有技术中的工艺(例如专利CN201510003710.4和CN201520004215.0)虽然也提到了背面抛光技术,改善了扩散前硅片表面的平整性,从而提升黑硅电池的性能,但是这些工艺仍然使用的是现有常用的工艺流程,仍然没有考虑到绒面尺寸对扩散均匀性的影响,因此,电池效率提升幅度有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种RIE制绒的黑硅电池的制备方法,已解决提高PN结的均匀性,提高电池片转换效率的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种RIE制绒的黑硅电池的制备方法,包括如下步骤:步骤S1,去除黑硅片的正表面损伤层,以及对黑硅片的背面进行抛光处理;步骤S2,对所述黑硅片的表面进行磷源扩散,制备PN结;步骤S3,对所述黑硅片进行清洗、RIE制绒,在黑硅片的正表面形成纳米绒面;步骤S4,对所述黑硅片的纳米绒面进行修复,以去除纳米绒面形成过程中的损失层;步骤S5,对所述黑硅片的正表面积淀上减反射膜;步骤S6,对所述黑硅片的背面分别印刷背银、铝浆后烘干,然后在其正表面印刷正银后烧结,即可得到黑硅电池。
进一步可选的,所述步骤S3中采用湿法清洗方法,使用成分为HF:HNO3:H2SO4:H2O=1:8:10:5的混酸对黑硅片的背面和侧面进行刻蚀,以实现对步骤S2中因磷源扩散造成的黑硅片侧面和背面的PN结的刻蚀,再使用5%浓度的HF去除黑硅片的正表面的磷硅玻璃层,后烘干。
进一步可选的,所述步骤S3中采用干法清洗方法,使用成分为CF4和H2组成的混合气体等离子体对黑硅片的侧面进行刻蚀,以实现对步骤S2中因磷源扩散造成的黑硅片侧面的PN结的刻蚀。
进一步,所述步骤S3中RIE制绒是采用SF6/O2/Cl2混合气体等离子体对所述黑硅片的正表面进行反应离子刻蚀;刻蚀时间为5 ~ 10min,在黑硅片的正表面形成纳米绒面的微结构大小为200 ~ 500nm,反射率为5 ~ 15%。
进一步,所述步骤S1中采用混酸处理法或碱处理法去除黑硅片的正表面的损伤层,以及对黑硅片的背面进行抛光处理;其中混酸处理法采用成分为HF/HNO3/H2O的混酸;碱处理法采用KOH溶液。
进一步,所述步骤S2中扩散温度为760 ~ 850℃,扩散方阻为70 ~ 90Ω/□。
进一步,所述步骤S4中采用成分为BOE/H2O2/H2O的混合药液去除损失层;然后使用成分为HF/HCl/H2O的混酸对黑硅片的表面进行清洗,以去除黑硅片表面的氧化层或金属杂质。
进一步,所述步骤S5中的减反射膜为SiNx薄膜,其厚度为70 ~ 85nm,折射率为2.05 ~ 2.15。
进一步,所述步骤S6中采用丝网印刷法对所述黑硅片的正面和反面进行印刷;以及所述黑硅片的背面的背银的银浆湿重为0.2-0.5g,铝浆湿重为1.1g-1.5g;所述黑硅片的正表面的正银的细栅银浆湿重0.78g-1.5g。
进一步,所述步骤S6中烧结时采用的烧结炉的烧结区域的最高温温区的温度为760 ~ 860℃。
本发明的有益效果是,本发明的RIE制绒的黑硅电池的制备方法采用RIE进行制绒工艺,避免了大量有毒有害化学品的使用,可降低工艺对环境的污染。相较传统干法黑硅电池工艺(图1所示),本发明中将RIE制绒工艺置于扩散工艺之后,通过适当调整扩散PN结的深度,可减少制绒后绒面形貌对扩散后PN结深的影响,从而提高PN结的均匀性,最终达到提高电池片转换效率的目的。本工艺附加成本低,适合多晶硅片,并且可以产业化生产,相比传统干法黑硅电池工艺的效率绝对值提升在0.2%以上。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有技术中RIE制绒的黑硅电池的制备方法制备的黑硅电池结构效果示意图;
图2是本发明的RIE制绒的黑硅电池的制备方法制备的黑硅电池结构示意图。
图中:电池银栅线1、减反射膜2、纳米绒面3、PN结4、黑硅片5、铝背场6。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图2所示,本发明的一种RIE制绒的黑硅电池的制备方法,包括如下步骤:步骤S1,去除黑硅片5的正表面损伤层,以及对黑硅片5的背面进行抛光处理;步骤S2,对所述黑硅片5的表面进行磷源扩散,制备PN结4;步骤S3,对所述黑硅片5进行清洗、RIE制绒,在黑硅片5的正表面形成纳米绒面3;步骤S4,对所述黑硅片5的纳米绒面3进行修复,以去除纳米绒面3形成过程中的损失层;步骤S5,对所述黑硅片5的正表面积淀上减反射膜2;步骤S6,对所述黑硅片5的背面分别印刷背银、铝浆后烘干,然后在其正表面印刷正银后烧结,即可得到黑硅电池,且在黑硅电池的正表面形成电池银栅线1,以及在黑硅电池的背面形成铝背场6。
具体的,采用PECVD工艺在所述黑硅片5的正表面沉积减反射膜2。
所述步骤S3中采用湿法清洗方法,使用成分为HF:HNO3:H2SO4:H2O=1:8:10:5的混酸对黑硅片5的背面和侧面进行刻蚀,以实现对步骤S2中因磷源扩散造成的黑硅片5侧面和背面的PN结4的刻蚀,再使用5%浓度的HF去除黑硅片5的正表面的磷硅玻璃层,后烘干。
所述步骤S3中RIE制绒是采用SF6/O2/Cl2混合气体等离子体对所述黑硅片5的正表面进行反应离子刻蚀;刻蚀时间为5 ~ 10min,在黑硅片5的正表面形成纳米绒面3的微结构大小为200 ~ 500nm,反射率为5 ~ 15%。具体的,使用SF6/O2/Cl2混合气体,利用离化后的F基团对黑硅片5表面进行腐蚀,生成SiF4气体,起到刻蚀作用;O2与硅生成SiO2,有自掩膜作用,在一定程度上可以调整微观形貌;又通过加入的Cl2,副产物为SiCl4不易挥发,自掩膜效应增强,可以在刻蚀作用和钝化共同作用下形成均匀性好的黑硅纳米绒面3,此工艺中黑硅纳米绒面3尺寸控制在亚微米级别(200-500nm)。
所述步骤S1中采用混酸处理法或碱处理法去除黑硅片5的正表面的损伤层,以及对黑硅片5的背面进行抛光处理;其中混酸处理法采用成分为HF/HNO3/H2O的混酸;碱处理法采用KOH溶液。
具体的,所述KOH溶液采用温度为60℃,浓度为9%的KOH溶液。所述HF/HNO3/H2O的混酸可选用体积比为HF:HNO3:H2O =1:8:3的混酸,也可选用体积比为HF:HNO3:H2O=1:6.5:3的混酸,均可实现黑硅片5表面的平整性和抛光效果。
所述步骤S2中扩散温度为760 ~ 850℃,扩散方阻为70 ~ 90Ω/□。
所述步骤S4中采用成分为BOE/H2O2/H2O的混合药液去除损失层;然后使用成分为HF/HCl/H2O的混酸对黑硅片5的表面进行清洗,以去除黑硅片5表面的氧化层或金属杂质。具体的,所述BOE/H2O2/H2O的混合药液采用体积比为BOE:H2O2:H2O=1:2:3的混合药液;所述HF/HCl/H2O的混酸采用体积比为HF:HCl:H2O=1:1:5的混酸。
所述步骤S5中的减反射膜2为SiNx薄膜,其厚度为70 ~ 85nm,折射率为2.05 ~2.15。
所述步骤S6中采用丝网印刷法对所述黑硅片5的正面和反面进行印刷;以及所述黑硅片5的背面的背银的银浆湿重为0.2-0.5g,铝浆湿重为1.1g-1.5g;所述黑硅片5的正表面的正银的细栅银浆湿重0.78g-1.5g。
所述步骤S6中烧结时采用的烧结炉的烧结区域的最高温温区的温度为760 ~ 860℃。具体的,在此烧结过程中正面银浆会烧穿正面SiNx薄膜与PN结4发射极形成良好的欧姆接触;背面铝浆将透过前面激光烧蚀的孔洞与黑硅片5形成硅铝合金形成铝背场6和欧姆接触;而在介质膜上面的铝浆将不能烧穿介质钝化膜,从而增强对透射过介质膜的光的反射。
实施例2
本发明的一种RIE制绒的黑硅电池的制备方法,其步骤与实施例1大体相同,唯一不同在于,所述步骤S3中采用干法清洗方法,使用成分为CF4和H2组成的混合气体等离子体对黑硅片5的侧面进行刻蚀,以实现对步骤S2中因磷源扩散造成的黑硅片5侧面的PN结4的刻蚀。具体的,反应气体CF4在射频功率的激发下,发生电离并形成等离子体。等离子体和激发形成的活性反应基团在电场作用下到达黑硅片5表面,发生化学反应并生成挥发性反应物SiF4,被真空系统抽出腔体,从而完成干法刻蚀。通过调整成分为CF4和H2组成的混合气体中CF4/H2的体积比,可改变氧化硅和硅的刻蚀速率,当H2%>20%(体积占比)时,氧化硅与硅的刻蚀速率比值大于10, 可以确保PSG刻蚀干净, 且能尽可能少地腐蚀底层的黑硅片5。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定。

Claims (1)

1.一种RIE制绒的黑硅电池的制备方法,包括如下步骤:
步骤S1,去除黑硅片的正表面损伤层,以及对黑硅片的背面进行抛光处理;
步骤S2,对所述黑硅片的表面进行磷源扩散,制备PN结;
步骤S3,对所述黑硅片进行清洗、RIE制绒,在黑硅片的正表面形成纳米绒面;
步骤S4,对所述黑硅片的纳米绒面进行修复,以去除纳米绒面形成过程中的损失层;
步骤S5,对所述黑硅片的正表面积淀上减反射膜;
步骤S6,对所述黑硅片的背面分别印刷背银、铝浆后烘干,然后在其正表面印刷正银后烧结,即可得到黑硅电池;其特征在于:
所述步骤S3中采用干法清洗方法,使用成分为CF4和H2组成的混合气体等离子体对黑硅片的侧面进行刻蚀,以实现对步骤S2中因磷源扩散造成的黑硅片侧面的PN结的刻蚀;
所述步骤S3中RIE制绒是采用SF6/O2/Cl2混合气体等离子体对所述黑硅片的正表面进行反应离子刻蚀;刻蚀时间为5 ~ 10min,在黑硅片的正表面形成纳米绒面的微结构大小为200 ~ 500nm,反射率为5~15%;
所述步骤S1中采用混酸处理法或碱处理法去除黑硅片的正表面的损伤层,以及对黑硅片的背面进行抛光处理;其中混酸处理法采用成分为HF/HNO3/H2O的混酸;碱处理法采用KOH溶液;
所述步骤S2中扩散温度为760 ~ 850℃,扩散方阻为70 ~ 90Ω/□;
所述步骤S4中采用成分为BOE/H2O2/H2O的混合药液去除损失层;然后使用成分为HF/HCl/H2O的混酸对黑硅片的表面进行清洗,以去除黑硅片表面的氧化层或金属杂质;
所述步骤S5中的减反射膜为SiNx薄膜,其厚度为70 ~ 85nm,折射率为2.05 ~ 2.15;
所述步骤S6中采用丝网印刷法对所述黑硅片的正面和反面进行印刷;以及所述黑硅片的背面的背银的银浆湿重为0.2-0.5g,铝浆湿重为1.1g-1.5g;所述黑硅片的正表面的正银的细栅银浆湿重0.78g-1.5g;
所述步骤S6中烧结时采用的烧结炉的烧结区域的最高温温区的温度为760 ~ 860℃。
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CN100576580C (zh) * 2008-07-31 2009-12-30 常州天合光能有限公司 太阳能电池的后制绒生产工艺
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CN104362221B (zh) * 2014-11-27 2016-09-14 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种rie制绒的多晶硅太阳电池的制备方法

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