CN108183149A - 一种太阳能电池片的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池片的生产方法，属于晶体硅太阳能电池技术领域。本发明的太阳能电池片镀膜工艺包括以下步骤：进舟、常压升温、一次抽真空、真空升温、一次调压、预沉积、一次等离子溅射沉积、二次抽真空、二次调压、二次等离子溅射沉积、清洗、三次抽真空、充氮和出舟。采用本发明的镀膜工艺能够有效避免EL舟框印缺陷的产生，并保证电池的光电转化效率。
Description
技术领域
本发明属于晶体硅太阳能电池制备工艺技术领域，具体涉及一种太阳能电池片的生产方法。
背景技术
太阳能电池是一种将光能直接转化成电能的器件，由于其清洁、无污染，取之不尽，用之不竭，逐渐成为一种重要的发电方式。目前，太阳能电池的材料以半导体材料为主，其工作原理是利用平衡载流子在PN结的影响下定向移动，从而将光能转化为电能。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池、多元化合物太阳能电池、功能高分子材料太阳能电池以及纳米晶太阳能电池等。产业化太阳能电池中，多晶硅和单晶硅太阳能电池所占比例接近90％。
目前，产业化的太阳能电池片的制作工艺主要包括以下步骤：1、制绒，将硅片表面腐蚀成金字塔状的形貌；2、扩散，硅片表面形成PN结；3、刻蚀，将硅片边缘的PN结去掉，防止电池短路；4、清洗硅片表面；5、PECVD，在硅片表面镀一层减反射膜；6、印刷烧结，印刷电极及背场，并烘干烧结；7、测试分选，将丝网印刷工序后的硅片进行性能测试，并对测试后的硅片分选成多个等级。
其中，使用等离子体气相沉积法(PECVD)在晶体硅表面生长氮化硅薄膜是整个晶体硅太阳能电池生产流程中重要的一环，减反射膜的制作直接影响着太阳能电池对入射光的反射率，对太阳能电池效率的提高起着非常重要的作用。同时通过镀膜还能对晶体硅表面进行有效的钝化，极大地提高了太阳能电池对光的吸收利用，从而提高了太阳能电池的光电转换效率。但现有PECVD沉积氮化硅薄膜工艺中，舟进后通常是先进行抽真空，然后进行升温和沉积处理，采用上述工艺镀膜后的硅片在EL测试时会显现石墨舟片镂空形状的黑斑，从而影响太阳能电池的质量。
如，中国专利申请号为201210585663.5的申请案公开了一种太阳能电池片镀膜的方法，包括如下步骤：(1)将插好硅片的石墨舟送进炉管；(2)抽真空，至炉管内压力达到35毫托；(3)通入氨气，使炉管内压力达到1600毫托，温度控制在425℃，放电200秒；(4)抽真空，至压力达到35毫托时，通入氮气，再抽真空，重复两次后恢复常压；(5)抽真空，至压力达到35毫托时，通入氨气，预沉积150秒，再通入硅烷，继续放电700秒；(6)停止通气，抽真空，通入氮气，再抽真空；(7)卸料即可。该申请案对太阳能电池片进行镀膜处理时即是在舟进后先进行抽真空，然后再进行升温和沉积处理，从而导致生产所得硅片上易产生EL舟框印缺陷。
此外，提由于受生产工艺的限制，现有太阳能电池片的光电转换效率等使用性能仍有待提高，因此，如何在有效减少EL舟框印产生的基础上，进一步提高太阳能电池的光电转换效率和功率一直都是太阳能电池生产厂家努力的目标。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服采用现有太阳能电池生产方法易导致EL舟框印缺陷，且电池的光电转化效率有待进一步提高的不足，提供了一种太阳能电池片的生产方法。采用本发明的生产工艺能够有效避免EL舟框印缺陷的产生，并保证电池的光电转化效率和功率。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种太阳能电池片的生产方法，包括制绒工序、扩散工序、刻蚀工序、PECVD工序、丝网印刷工序和测试分选工艺，具体包括以下步骤：
步骤一、制绒：将硅片先进行制绒，去除表面损伤层，然后进行去金属离子处理；
步骤二、扩散：将制绒工序后的硅片移至石英舟槽内，再将石英舟槽移至碳化硅桨上进行扩散；
步骤三、刻蚀：将扩散后的硅片移至刻蚀上料段，扩散面朝上进入刻蚀机台进行刻蚀；
步骤四、PECVD工序：将刻蚀后的硅片放入石墨舟中，将石墨舟送入PECVD镀膜设备石英管加工腔中进行镀膜，其中石墨舟送入石英管加工腔后，先进行常压升温，然后再进行抽真空和真空升温，真空升温后即进行等离子溅射沉积处理；
步骤五、丝网印刷：将PECVD工序后的硅片放入印刷机上进行丝网印刷，印刷后将硅片送入烧结炉中进行烧结；
步骤六、测试分选：将烧结后的硅片进行性能测试，并对测试后的硅片分选成多个效率等级。
更进一步的，所述步骤一中将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)＝1:(2～4.5):(1.8～4.2)的溶液中制绒面，去除损伤层，减少反射率，其中氢氟酸(HF)浓度为49％～50％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为65％～68％/EL级；经水洗后进入导电率为20～28ms的碱洗槽，以去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经过水洗后进入体积比为氢氟酸(HF)：盐酸(HCL)：纯水(H2O)＝(1～1.6):1:(1.7～2.2)的溶液中，以去除未反应完的碱液和金属离子，其中氢氟酸(HF)浓度为49％～50％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为65％～68％/EL级，纯水(H2O)电导率为100～200μS/cm；最后再进行水洗和烘干处理。
更进一步的，所述的扩散工序包括以下步骤：
第一步：进舟9～11分钟，然后回温2～4min，温度为750～800℃，回温前氧化6～9分钟，通氧量为1000～1250sccm；
第二步：通磷扩散，磷源量为2800～2915sccm，通氧量为1000～1250sccm，温度为820～850℃，时间为8～11分钟；
第三步：深扩散，通氧量为1150～1280sccm，温度为820～850℃，时间为9～11分钟；
第四步：推结，温度为800～840℃，时间为12～15分钟；
第五步：通磷扩散，磷源量为2650～2900sccm，通氧量为1100～1280sccm，温度为800～840℃，时间为3～7分钟；
第六步：退火18～26分钟，温度由800～840℃降至730～750℃；退舟8～13分钟，结束。
更进一步的，所述刻蚀工艺是将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)：硫酸(H2SO4)＝1:(4.5～6.2):(5～6.3):(1～1.6)的溶液中去除边缘PN结，其中氢氟酸(HF)浓度为49％～50％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为65％～68％/EL级，纯水(H2O)电导率为100～200μS/cm，硫酸(H2SO4)浓度为98％～99％/EL级；经水洗后进入浓度为3～7％的碱洗槽，去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经水洗后进入浓度为5～10％的酸洗槽，去除未反应完的碱液和磷硅玻璃；最后再进行水洗、烘干处理。
更进一步的，所述PECVD工序中进舟后先在常压下将石英管炉内温度于12～15分钟内升至420～430℃；然后抽真空，并在真空状态下于3～6分钟将石英管炉内温度升至445～450℃。
更进一步的，所述背面电极印刷的参数为：印刷速度为180～280mm/s，刮板压力为50～85N，丝网间距为1.5～2.5mm，回墨刀速度为500～700mm/s；背面电极烘干的参数为：烘箱温度为200～350℃，烘箱带速为3500～4000mm/s；背面电场印刷的参数为：印刷速度为180～280mm/s，刮板压力为50～85N，丝网间距为1.5～2.5mm，回墨刀速度为500～700mm/s；背面电场烘干的参数为：烘箱温度为300～350℃，烘箱带速为3500～4000mm/s；正电极印刷的参数为：印刷速度为180～270mm/s，刮板压力为50～85N，丝网间距为1.5～2.5mm，回墨刀速度为400～700mm/s。
更进一步的，丝网印刷后进行烧结炉烧结的带速为180～270ipm，烧结炉内包括9个温区，每个温区温度从温区一到温区九分别为350℃、340℃、340℃、555℃、545℃、545℃、590℃、795℃、885℃。
更进一步的，所述PECVD工序的具体步骤如下：
(1)进舟后先进行常压升温，然后打开真空泵，将石英炉管内的空气抽干净，保持真空状态进行真空升温；
(2)一次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第一次等离子溅射沉积的压力；
(3)预沉积：不开启射频，通入氨气进行预沉积；
(4)一次等离子溅射沉积：通入氨气和硅烷，开启射频等离子溅射沉积；其中氨气的通入流量为3.2～3.5升/分钟，硅烷的通入流量为650～700毫升/分钟，等离子溅射沉积时间为3～4分钟，射频功率为8000～9000W，射频占空比为3:36，压力为75～85Pa；
(5)抽真空：把第一次沉积未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空；
(6)二次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第二次等离子溅射沉积的压力；
(7)二次等离子溅射沉积：通入流量为6～6.3升/分钟的氨气，500～540毫升/分钟的硅烷，并开启射频等离子溅射沉积6分钟～6分50秒，射频功率为8000～9000W，射频占空比为3:36，压力为75～85Pa；
(8)清洗、抽真空：通氮气进行石英炉管吹扫，然后打开真空泵，将石英炉管内未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空，保持真空状态；
(9)充氮、出舟：通入氮气，使石英炉管内压力达到大气压状态，然后将镀完膜的硅片运出石英炉管。
更进一步的，所述步骤(2)中氨气的通入流量为4.3～4.5升/分钟，通入时间为25～30s，通入氨气后调节管内压力为75～85Pa；所述步骤(3)中氨气的通入流量为6～6.2升/分钟，时间为100～120s。
更进一步的，所述步骤(6)中氨气的通入流量为6～6.5升/分钟，通入时间为25～30s，通入氨气后调节管内压力为75～85Pa；所述步骤(8)中，通入流量为8～12升/分钟的氮气进行吹扫，吹扫时间为30s～1分钟；所述步骤(9)中氮气的通入流量为8～10升/分钟，通入时间为1.5～2分钟。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种太阳能电池片的生产方法，包括制绒工序、扩散工序、刻蚀工序、PECVD工序、丝网印刷工序和测试分选工艺，其中通过对PECVD工艺进行优化设计，石墨舟送入石英管加工腔后，先进行常压升温，然后再进行抽真空和真空升温，真空升温后即进行等离子溅射沉积处理，从而可以有效减少电池片上EL舟框印缺陷的产生，进而保证了太阳能电池的光电转换效率及质量。
(2)本发明的一种太阳能电池片的生产方法，先采用HF、HNO3和纯水的混合液作为制绒液进行制绒，水洗后进行碱洗，然后经水洗后再采用氢氟酸、盐酸和纯水的混合液进行冲洗，同时对制绒液中各组分的混合比例进行优化设计，从而可以有效降低硅片的反射率，有利于提高太阳能电池的转换效率；
(3)本发明的一种太阳能电池片的生产方法，通过对扩散、刻蚀、丝网印刷和烧结工艺进行优化设计，从而可以进一步保证所得太阳能电池的光电转换效率和功率。
(4)本发明的一种太阳能电池片的生产方法，先于常压下将石英管炉内温度于12～15分钟内升至420～430℃；然后抽真空后在真空状态下于3～6分钟将石英管炉内温度升至445～450℃，通过对常压升温及真空升温的具体温度和升温时间进行优化设计，从而能够有效避免EL舟框印的产生，大大降低了产品的不良率，提高太阳能电池片的光电转换效率，并能够防止后续沉积所得氮化硅薄膜的膜厚和折射率受到影响，保证了氮化硅薄膜的沉积质量。
(5)本发明的一种太阳能电池片的生产方法，在不开启射频的情况下先进行预沉积，然后再依次进行一次等离子溅射沉积和二次等离子溅射沉积处理，从而可以保证硅片表面减反射膜的沉积效果，进一步提高了所得电池片的光电转换效率。
(6)本发明的一种太阳能电池片的生产方法，通过对一次等离子溅射沉积和二次等离子溅射沉积的压力、氨气与硅烷的通入流量及沉积时间进行优化设计，从而能够改善氮化硅薄膜的质量，提高沉积效果及所得电池片产品的光电转换效率，同时还能够有效保证所得硅片的钝化效果。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，现结合具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种太阳能电池片的生产方法，包括制绒工序、扩散工序、刻蚀工序、PECVD工序、丝网印刷工序和测试分选工艺，具体包括以下步骤：
步骤一、制绒：将硅片先进行制绒，去除表面损伤层，然后进行去金属离子处理。
具体的，将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)＝1:2:1.8的溶液中制绒面，去除损伤层，减少反射率；经水洗后进入导电率为20ms的碱洗槽，以去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经过水洗后进入体积比为氢氟酸(HF)：盐酸(HCL)：纯水(H2O)＝1:1:1.7的溶液中，以去除未反应完的碱液和金属离子；最后再进行水洗和烘干处理。
上述氢氟酸(HF)浓度为49％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为65％/EL级，纯水(H2O)电导率为100μS/cm。
步骤二、扩散：将制绒工序后的硅片移至石英舟槽内，再将石英舟槽移至碳化硅桨上进行扩散，所述的扩散工序包括以下步骤：
第一步：进舟9分钟，然后回温2min，温度为750℃，回温前氧化6分钟，通氧量为1000sccm；
第二步：通磷扩散，磷源量为2800sccm，通氧量为1000sccm，温度为842℃，时间为8分钟；
第三步：深扩散，通氧量为1280sccm，温度为850℃，时间为9分钟；
第四步：推结，温度为840℃，时间为13分钟；
第五步：通磷扩散，磷源量为2730sccm，通氧量为1240sccm，温度为840℃，时间为6分钟；
第六步：退火21分钟，温度由840℃降至750℃；退舟11分钟，结束。
步骤三、刻蚀：将扩散后的硅片移至刻蚀上料段，扩散面朝上进入刻蚀机台进行刻蚀。
具体的，将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)：硫酸(H2SO4)＝1:5.7:5.8:1.4的溶液中去除边缘PN结；经水洗后进入浓度为4％的碱洗槽，去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经水洗后进入浓度为7％的酸洗槽，去除未反应完的碱液和磷硅玻璃；最后再进行水洗、烘干处理。本实施例中氢氟酸(HF)浓度为49％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为67％/EL级，纯水(H2O)电导率为155μS/cm，硫酸(H2SO4)浓度为98％/EL级。
步骤四、PECVD工序：将刻蚀后的硅片放入石墨舟中，将石墨舟送入PECVD镀膜设备石英管加工腔中进行镀膜，其中石墨舟送入石英管加工腔后，先进行常压升温，然后再进行抽真空和真空升温，真空升温后即进行等离子溅射沉积处理。具体的，本实施例中PECVD工序的具体操作为：
(1)进舟：装满硅片的石墨舟进入石英炉管内；
(2)常压升温：关闭真空泵，保持石英管内处于大气压状态进行一次升温，使石英管炉内温度于15分钟内升至430℃；
(3)一次抽真空：打开真空泵，于2分钟内将石英炉管内的空气抽干净，保持真空状态；
(4)真空升温：真空泵常开，保持石英管内处于真空状态进行二次升温，使石英管炉内温度于5分钟内升至450℃；
(5)一次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第一次等离子溅射沉积的压力，氨气的通入流量为4.5升/分钟，通入时间为30s，通入氨气后调节管内压力为80Pa；
(6)预沉积：通入氨气进行预沉积，为了抗PID效果，不开启射频，氨气的通入流量为6升/分钟，时间为120s；
(7)一次等离子溅射沉积：同时通入氨气和硅烷，控制氨气的通入流量为3.5升/分钟，硅烷的通入流量为700毫升/分钟，开启射频等离子溅射沉积3分20秒，射频功率为8000W，射频占空比为3:36；
(8)二次抽真空：于2分钟内把第一次沉积未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空；
(9)二次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第二次等离子溅射沉积的压力，氨气的通入流量为6升/分钟，通入时间为30s，通入氨气后调节管内压力为80Pa；
(10)二次等离子溅射沉积：同时通入流量为6.3升/分钟的氨气，540毫升/分钟的硅烷，并开启射频等离子溅射沉积6分50秒，射频功率为8000W，射频占空比为3:36；
(11)清洗：通入流量为10升/分钟的氮气进行石英炉管吹扫，吹扫时间为1分钟；
(12)三次抽真空：打开真空泵，于2分钟内将石英炉管内未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空，保持真空状态；
(13)充氮：通入流量为10升/分钟的氮气，使石英炉管内压力达到大气压状态，通入时间为1.5分钟；
(14)出舟：将镀完膜的硅片运出石英炉管，出舟时间1.5分钟。
减反射膜制作工艺是太阳能电池生产过程中的一个关键工艺，其镀膜质量直接影响太阳能电池对入射光的反射率及太阳能电池的光电转换效率。但采用现有工艺在硅片表面沉积减反射膜时，石墨舟片类杂质会进入多孔硅内，从而导致EL测试时会显现石墨舟片镂空形状的黑斑，进而影响太阳能电池光电转化效率。发明人通过大量实验研究，对太阳能电池片的镀膜工艺进行优化设计，进舟后先进行常压升温，然后再进行抽真空和真空升温，从而可以有效减少电池片上EL舟框印的产生，进而提高了太阳能电池的光电转换效率，且该方法简单可行，不需要增加额外工序步骤和物料，适用于所有类型管式镀膜机台，运用成本低，见效快。同时，发明人还通过大量实验对两次升温的温度及时间进行优化设计，从而可以进一步保证EL舟框印的消除效果，并防止对后续沉积所得氮化硅薄膜的膜厚和折射率产生影响，有利于保证后续减反射膜的沉积效果和质量。其中，常压升温的时间是避免EL舟框印产生的关键，通过对常压升温的时间进行严格控制，从而既能够有效保证EL舟框印的消除效果，同时又能够防止对电池片生产效率的影响。
此外，发明人还通过实验研究，最终采用预沉积及两次等离子溅射沉积工艺，并对两次沉积工艺的压力、气体流量及沉积时间进行优化设计，从而可以有效保证硅片表面减反射膜的沉积效果，进一步提高了所得电池片的光电转换效率，同时还能够有效保证所得硅片的钝化效果。通过采用本实施例的具体工艺，尤其是对常压升温和真空升温的温度、时间，及预沉积和两次溅射沉积的具体工艺参数进行严格控制，从而可以最大程度地避免EL舟框印的产生，并使电池片的光电效率和钝化效果得到最佳的配合。
步骤五、丝网印刷：将PECVD工序后的硅片放入印刷机上进行丝网印刷，印刷后将硅片送入烧结炉中进行烧结，烧结炉烧结的带速为245ipm，烧结炉内包括9个温区，每个温区温度从温区一到温区九分别为350℃、340℃、340℃、555℃、545℃、545℃、590℃、795℃、885℃。
其中，背面电极印刷的参数为：印刷速度为180mm/s，刮板压力为50N，丝网间距为1.5mm，回墨刀速度为500mm/s；背面电极烘干的参数为：烘箱温度为200℃，烘箱带速为3500mm/s；背面电场印刷的参数为：印刷速度为180mm/s，刮板压力为50N，丝网间距为1.5mm，回墨刀速度为500mm/s；背面电场烘干的参数为：烘箱温度为350℃，烘箱带速为3500mm/s；正电极印刷的参数为：印刷速度为180mm/s，刮板压力为50N，丝网间距为1.5mm，回墨刀速度为400mm/s。
步骤六、测试分选：将烧结后的硅片进行性能测试，并对测试后的硅片分选成多个效率等级。
采用本实施例的工艺可降低EL舟框印缺陷2％，并提升太阳能电池光电转换效率约0.075％，给企业带来了较大的经济利益。
实施例2
本实施例的一种太阳能电池片的生产方法，具体包括以下步骤：
步骤一、制绒：将硅片先进行制绒，去除表面损伤层，然后进行去金属离子处理。
具体的，将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)＝1:4.5:2.5的溶液中制绒面，去除损伤层，减少反射率；经水洗后进入导电率为25ms的碱洗槽，以去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经过水洗后进入体积比为氢氟酸(HF)：盐酸(HCL)：纯水(H2O)＝1.4:1:2.2的溶液中，以去除未反应完的碱液和金属离子；最后再进行水洗和烘干处理。本实施例中氢氟酸(HF)浓度为50％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为68％/EL级，纯水(H2O)电导率为200μS/cm。
步骤二、扩散：将制绒工序后的硅片移至石英舟槽内，再将石英舟槽移至碳化硅桨上进行扩散，所述的扩散工序包括以下步骤：
第一步：进舟11分钟，然后回温3min，温度为800℃，回温前氧化8分钟，通氧量为1250sccm；
第二步：通磷扩散，磷源量为2915sccm，通氧量为1175sccm，温度为830℃，时间为11分钟；
第三步：深扩散，通氧量为1150sccm，温度为845℃，时间为10分钟；
第四步：推结，温度为820℃，时间为14分钟；
第五步：通磷扩散，磷源量为2650sccm，通氧量为1280sccm，温度为820℃，时间为7分钟；
第六步：退火18分钟，温度由820℃降至745℃；；退舟10分钟，结束。
步骤三、刻蚀：将扩散后的硅片移至刻蚀上料段，扩散面朝上进入刻蚀机台进行刻蚀。
具体的，将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)：硫酸(H2SO4)＝1:5.2:6:1.2的溶液中去除边缘PN结；经水洗后进入浓度为5％的碱洗槽，去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经水洗后进入浓度为8％的酸洗槽，去除未反应完的碱液和磷硅玻璃；最后再进行水洗、烘干处理。本实施例中氢氟酸(HF)浓度为49％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为67％/EL级，纯水(H2O)电导率为135μS/cm，硫酸(H2SO4)浓度为99％/EL级。
步骤四、PECVD工序：将刻蚀后的硅片放入石墨舟中，将石墨舟送入PECVD镀膜设备石英管加工腔中进行镀膜，其中石墨舟送入石英管加工腔后，先进行常压升温，然后再进行抽真空和真空升温，真空升温后即进行等离子溅射沉积处理。具体的，本实施例中PECVD工序的具体操作为：
(1)进舟：装满硅片的石墨舟进入石英炉管内；
(2)常压升温：关闭真空泵，保持石英管内处于大气压状态进行一次升温，使石英管炉内温度于12分钟内升至430℃；
(3)一次抽真空：打开真空泵，于3分钟内将石英炉管内的空气抽干净，保持真空状态；
(4)真空升温：真空泵常开，保持石英管内处于真空状态进行二次升温，使石英管炉内温度于3分钟内升至447℃；
(5)一次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第一次等离子溅射沉积的压力，氨气的通入流量为4.5升/分钟，通入时间为25s，通入氨气后调节管内压力为78Pa；
(6)预沉积：为了抗PID效果，不开启射频，通入氨气进行预沉积，氨气的通入流量为6.2升/分钟，时间为100s；
(7)一次等离子溅射沉积：同时通入氨气和硅烷，氨气的通入流量为3.2升/分钟，硅烷的通入流量为650毫升/分钟，开启射频等离子溅射沉积3分钟，射频功率为9000W，射频占空比为3:36；
(8)二次抽真空：于2分钟内把第一次沉积未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空；
(9)二次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第二次等离子溅射沉积的压力，氨气的通入流量为6.5升/分钟，通入时间为25s，通入氨气后调节管内压力为78Pa；
(10)二次等离子溅射沉积：同时通入流量为6升/分钟的氨气，522毫升/分钟的硅烷，并开启射频等离子溅射沉积6分钟，射频功率为9000W，射频占空比为3:36；
(11)清洗：通入流量为8升/分钟的氮气进行石英炉管吹扫，吹扫时间为30s；
(12)三次抽真空：打开真空泵，于3分钟内将石英炉管内未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空，保持真空状态；
(13)充氮：通入流量为8升/分钟的氮气，使石英炉管内压力达到大气压状态，通入时间为1.5分钟；
(14)出舟：将镀完膜的硅片运出石英炉管，出舟时间1.5分钟。
步骤五、丝网印刷：将PECVD工序后的硅片放入印刷机上进行丝网印刷，印刷后将硅片送入烧结炉中进行烧结，烧结炉烧结的带速为270ipm，烧结炉内包括9个温区，每个温区温度从温区一到温区九分别为350℃、340℃、340℃、555℃、545℃、545℃、590℃、795℃、885℃。
其中，背面电极印刷的参数为：印刷速度为235mm/s，刮板压力为70N，丝网间距为2mm，回墨刀速度为700mm/s；背面电极烘干的参数为：烘箱温度为275℃，烘箱带速为3750mm/s；背面电场印刷的参数为：印刷速度为235mm/s，刮板压力为75N，丝网间距为2.5mm，回墨刀速度为700mm/s；背面电场烘干的参数为：烘箱温度为300℃，烘箱带速为3750mm/s；正电极印刷的参数为：印刷速度为235mm/s，刮板压力为85N，丝网间距为2.5mm，回墨刀速度为700mm/s。
步骤六、测试分选：将烧结后的硅片进行性能测试，并对测试后的硅片分选成多个效率等级。
采用本实施例的工艺可降低EL舟框印缺陷1.5％，并提升太阳能电池光电转换效率约0.06％，给企业带来了较大的经济利益。
实施例3
本实施例的一种太阳能电池片的生产方法，具体包括以下步骤：
步骤一、制绒：将硅片先进行制绒，去除表面损伤层，然后进行去金属离子处理。
具体的，将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)＝1:3.5:4.2的溶液中制绒面，去除损伤层，减少反射率；经水洗后进入导电率为28ms的碱洗槽，以去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经过水洗后进入体积比为氢氟酸(HF)：盐酸(HCL)：纯水(H2O)＝1.6:1:1.9的溶液中，以去除未反应完的碱液和金属离子；最后再进行水洗和烘干处理。本实施例中氢氟酸(HF)浓度为50％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为66％/EL级，纯水(H2O)电导率为170μS/cm。
步骤二、扩散：将制绒工序后的硅片移至石英舟槽内，再将石英舟槽移至碳化硅桨上进行扩散，所述的扩散工序包括以下步骤：
第一步：进舟10分钟，然后回温4min，温度为775℃，回温前氧化9分钟，通氧量为1140sccm；
第二步：通磷扩散，磷源量为2875sccm，通氧量为1250sccm，温度为820℃，时间为9分钟；
第三步：深扩散，通氧量为1200sccm，温度为820℃，时间为11分钟；
第四步：推结，温度为800℃，时间为15分钟；
第五步：通磷扩散，磷源量为2850sccm，通氧量为1100sccm，温度为800℃时间为5分钟；
第六步：退火24分钟，温度由800℃降至730℃；；退舟13分钟，结束。
步骤三、刻蚀：将扩散后的硅片移至刻蚀上料段，扩散面朝上进入刻蚀机台进行刻蚀。
具体的，将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)：硫酸(H2SO4)＝1:6.2:6.3:1.6的溶液中去除边缘PN结；经水洗后进入浓度为7％的碱洗槽，去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经水洗后进入浓度为10％的酸洗槽，去除未反应完的碱液和磷硅玻璃；最后再进行水洗、烘干处理。
本实施例中氢氟酸(HF)浓度为50％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为68％/EL级，纯水(H2O)电导率为200μS/cm，硫酸(H2SO4)浓度为99％/EL级。
步骤四、PECVD工序
本实施例中PECVD工序的具体操作为：
(1)进舟：装满硅片的石墨舟进入石英炉管内；
(2)常压升温：关闭真空泵，保持石英管内处于大气压状态进行一次升温，使石英管炉内温度于13分钟内升至427℃；
(3)一次抽真空：打开真空泵，于2分钟内将石英炉管内的空气抽干净，保持真空状态；
(4)真空升温：真空泵常开，保持石英管内处于真空状态进行二次升温，使石英管炉内温度于5分钟内升至445℃；
(5)一次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第一次等离子溅射沉积的压力，氨气的通入流量为4.3升/分钟，通入时间为28s，通入氨气后调节管内压力为85Pa；
(6)预沉积：为了抗PID效果，不开启射频，通入氨气进行预沉积，氨气的通入流量为6.1升/分钟，时间为115s；
(7)一次等离子溅射沉积：同时通入氨气和硅烷，氨气的通入流量为3.4升/分钟，硅烷的通入流量为688毫升/分钟，开启射频等离子溅射沉积4分钟，射频功率为8500W，射频占空比为3:36；
(8)二次抽真空：于2分钟内把第一次沉积未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空；
(9)二次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第二次等离子溅射沉积的压力，氨气的通入流量为6.3升/分钟，通入时间为28s，通入氨气后调节管内压力为85Pa；
(10)二次等离子溅射沉积：同时通入流量为6.2升/分钟的氨气，500毫升/分钟的硅烷，并开启射频等离子溅射沉积6分50秒，射频功率为8500W，射频占空比为3:36；
(11)清洗：通入流量为10升/分钟的氮气进行石英炉管吹扫，吹扫时间为50s；
(12)三次抽真空：打开真空泵，于2～3分钟内将石英炉管内未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空，保持真空状态；
(13)充氮：通入流量为9升/分钟的氮气，使石英炉管内压力达到大气压状态，通入时间为1.7分钟；
(14)出舟：将镀完膜的硅片运出石英炉管，出舟时间1.4分钟。
步骤五、丝网印刷：将PECVD工序后的硅片放入印刷机上进行丝网印刷，印刷后将硅片送入烧结炉中进行烧结，烧结炉烧结的带速为220ipm，烧结炉内包括9个温区，每个温区温度从温区一到温区九分别为350℃、340℃、340℃、555℃、545℃、545℃、590℃、795℃、885℃。
其中，背面电极印刷的参数为：印刷速度为280mm/s，刮板压力为85N，丝网间距为1.8mm，回墨刀速度为575mm/s；背面电极烘干的参数为：烘箱温度为330℃，烘箱带速为3900mm/s；背面电场印刷的参数为：印刷速度为260mm/s，刮板压力为85N，丝网间距为2mm，回墨刀速度为650mm/s；背面电场烘干的参数为：烘箱温度为325℃，烘箱带速为4000mm/s；正电极印刷的参数为：印刷速度为250mm/s，刮板压力为70N，丝网间距为2.2mm，回墨刀速度为560mm/s。
步骤六、测试分选：将烧结后的硅片进行性能测试，并对测试后的硅片分选成多个效率等级。
采用本实施例的工艺可降低EL舟框印缺陷1.7％，并提升太阳能电池光电转换效率约0.06％，给企业带来了较大的经济利益。
实施例4
本实施例的一种太阳能电池片的生产方法，具体包括以下步骤：
步骤一、制绒：将硅片先进行制绒，去除表面损伤层，然后进行去金属离子处理。
具体的，将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)＝1:4.5:1.8的溶液中制绒面，去除损伤层，减少反射率；经水洗后进入导电率为23ms的碱洗槽，以去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经过水洗后进入体积比为氢氟酸(HF)：盐酸(HCL)：纯水(H2O)＝1.2:1:2的溶液中，以去除未反应完的碱液和金属离子；最后再进行水洗和烘干处理。本实施例中氢氟酸(HF)浓度为50％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为66％/EL级，纯水(H2O)电导率为135μS/cm。
步骤二、扩散：将制绒工序后的硅片移至石英舟槽内，再将石英舟槽移至碳化硅桨上进行扩散，所述的扩散工序包括以下步骤：
第一步：进舟9分钟，然后回温2min，温度为790℃，回温前氧化7分钟，通氧量为1175sccm；
第二步：通磷扩散，磷源量为2900sccm，通氧量为1080sccm，温度为850℃，时间为10分钟；
第三步：深扩散，通氧量为1195sccm，温度为830℃，时间为9分钟；
第四步：推结，温度为835℃，时间为12分钟；
第五步：通磷扩散，磷源量为2900sccm，通氧量为1175sccm，温度为840℃，时间为3分钟；
第六步：退火26分钟，温度由830℃降至735℃；；退舟8分钟，结束。
步骤三、刻蚀：将扩散后的硅片移至刻蚀上料段，扩散面朝上进入刻蚀机台进行刻蚀。
具体的，将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)：硫酸(H2SO4)＝1:4.5:5:1的溶液中去除边缘PN结；经水洗后进入浓度为3％的碱洗槽，去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经水洗后进入浓度为5％的酸洗槽，去除未反应完的碱液和磷硅玻璃；最后再进行水洗、烘干处理。
本实施例中氢氟酸(HF)浓度为49％/EL级，硝酸(HNO3)浓度为65％/EL级，纯水(H2O)电导率为100μS/cm，硫酸(H2SO4)浓度为98％/EL级。
步骤四、PECVD工序
本实施例中PECVD工序的具体操作为：
(1)进舟：装满硅片的石墨舟进入石英炉管内；
(2)常压升温：关闭真空泵，保持石英管内处于大气压状态进行一次升温，使石英管炉内温度于15分钟内升至420℃；
(3)一次抽真空：打开真空泵，于3分钟内将石英炉管内的空气抽干净，保持真空状态；
(4)真空升温：真空泵常开，保持石英管内处于真空状态进行二次升温，使石英管炉内温度于6分钟内升至450℃；
(5)一次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第一次等离子溅射沉积的压力，氨气的通入流量为4.4升/分钟，通入时间为30s；
(6)预沉积：为了抗PID效果，不开启射频，通入氨气进行预沉积，氨气的通入流量为6升/分钟，时间为120s；
(7)一次等离子溅射沉积：同时通入氨气和硅烷，氨气的通入流量为3.5升/分钟，硅烷的通入流量为700毫升/分钟，开启射频等离子溅射沉积3分钟，射频功率为8300W，射频占空比为3:36；
(8)二次抽真空：于3分钟内把第一次沉积未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空；
(9)二次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第二次等离子溅射沉积的压力，氨气的通入流量为6升/分钟，通入时间为30s；
(10)二次等离子溅射沉积：同时通入流量为6.1升/分钟的氨气，535毫升/分钟的硅烷，并开启射频等离子溅射沉积6分30秒，射频功率为8300W，射频占空比为3:36；
(11)清洗：通入流量为12升/分钟的氮气进行石英炉管吹扫，吹扫时间为1分钟；
(12)三次抽真空：打开真空泵，于3分钟内将石英炉管内未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空，保持真空状态；
(13)充氮：通入流量为10升/分钟的氮气，使石英炉管内压力达到大气压状态，通入时间为2分钟；
(14)出舟：将镀完膜的硅片运出石英炉管，出舟时间1.6分钟。
步骤五、丝网印刷：将PECVD工序后的硅片放入印刷机上进行丝网印刷，印刷后将硅片送入烧结炉中进行烧结，烧结炉烧结的带速为180ipm，烧结炉内包括9个温区，每个温区温度从温区一到温区九分别为350℃、340℃、340℃、555℃、545℃、545℃、590℃、795℃、885℃。
其中，背面电极印刷的参数为：印刷速度为270mm/s，刮板压力为65N，丝网间距为2.5mm，回墨刀速度为635mm/s；背面电极烘干的参数为：烘箱温度为350℃，烘箱带速为4000mm/s；背面电场印刷的参数为：印刷速度为280mm/s，刮板压力为68N，丝网间距为1.8mm，回墨刀速度为680mm/s；背面电场烘干的参数为：烘箱温度为345℃，烘箱带速为3900mm/s；正电极印刷的参数为：印刷速度为270mm/s，刮板压力为68N，丝网间距为1.8mm，回墨刀速度为640mm/s。
步骤六、测试分选：将烧结后的硅片进行性能测试，并对测试后的硅片分选成多个效率等级。
Claims (10)
1.一种太阳能电池片的生产方法，包括制绒工序、扩散工序、刻蚀工序、PECVD工序、丝网印刷工序和测试分选工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、制绒：将硅片先进行制绒，去除表面损伤层，然后进行去金属离子处理；
步骤二、扩散：将制绒工序后的硅片移至石英舟槽内，再将石英舟槽移至碳化硅桨上进行扩散；
步骤三、刻蚀：将扩散后的硅片移至刻蚀上料段，扩散面朝上进入刻蚀机台进行刻蚀；
步骤四、PECVD工序：将刻蚀后的硅片放入石墨舟中，将石墨舟送入PECVD镀膜设备石英管加工腔中进行镀膜，其中石墨舟送入石英管加工腔后，先进行常压升温，然后再进行抽真空和真空升温，真空升温后即进行等离子溅射沉积处理；
步骤五、丝网印刷：将PECVD工序后的硅片放入印刷机上进行丝网印刷，印刷后将硅片送入烧结炉中进行烧结；
步骤六、测试分选：将烧结后的硅片进行性能测试，并对测试后的硅片分选成多个效率等级。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于：所述步骤一中将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)＝1:(2～4.5):(1.8～4.2)的溶液中制绒面，去除损伤层，减少反射率；经水洗后进入导电率为20～28ms的碱洗槽，以去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经过水洗后进入体积比为氢氟酸(HF)：盐酸(HCL)：纯水(H2O)＝(1～1.6):1:(1.7～2.2)的溶液中，以去除未反应完的碱液和金属离子；最后再进行水洗和烘干处理。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于，所述的扩散工序包括以下步骤：
第一步：进舟9～11分钟，然后回温2～4min，温度为750～800℃，回温前氧化6～9分钟，通氧量为1000～1250sccm；
第二步：通磷扩散，磷源量为2800～2915sccm，通氧量为1000～1250sccm，温度为820～850℃，时间为8～11分钟；
第三步：深扩散，通氧量为1150～1280sccm，温度为820～850℃，时间为9～11分钟；
第四步：推结，温度为800～840℃，时间为12～15分钟；
第五步：通磷扩散，磷源量为2650～2900sccm，通氧量为1100～1280sccm，温度为800～840℃，时间为3～7分钟；
第六步：退火18～26分钟，温度由800～840℃降至730～750℃；退舟8～13分钟，结束。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于：所述刻蚀工艺是将硅片先置于体积比为氢氟酸(HF)：硝酸(HNO3)：纯水(H2O)：硫酸(H2SO4)＝1:(4.5～6.2):(5～6.3):(1～1.6)的溶液中去除边缘PN结；经水洗后进入浓度为3～7％的碱洗槽，去除未反应完的酸液和多孔硅；再次经水洗后进入浓度为5～10％的酸洗槽，去除未反应完的碱液和磷硅玻璃；最后再进行水洗、烘干处理。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于：所述PECVD工序中进舟后先在常压下将石英管炉内温度于12～15分钟内升至420～430℃；然后抽真空，并在真空状态下于3～6分钟将石英管炉内温度升至445～450℃。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于：所述背面电极印刷的参数为：印刷速度为180～280mm/s，刮板压力为50～85N，丝网间距为1.5～2.5mm，回墨刀速度为500～700mm/s；背面电极烘干的参数为：烘箱温度为200～350℃，烘箱带速为3500～4000mm/s；背面电场印刷的参数为：印刷速度为180～280mm/s，刮板压力为50～85N，丝网间距为1.5～2.5mm，回墨刀速度为500～700mm/s；背面电场烘干的参数为：烘箱温度为300～350℃，烘箱带速为3500～4000mm/s；正电极印刷的参数为：印刷速度为180～270mm/s，刮板压力为50～85N，丝网间距为1.5～2.5mm，回墨刀速度为400～700mm/s。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于：丝网印刷后进行烧结炉烧结的带速为180～270ipm，烧结炉内包括9个温区，每个温区温度从温区一到温区九分别为350℃、340℃、340℃、555℃、545℃、545℃、590℃、795℃、885℃。
8.根据权利要求5所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于，所述PECVD工序的具体步骤如下：
(1)进舟后先进行常压升温，然后打开真空泵，将石英炉管内的空气抽干净，保持真空状态进行真空升温；
(2)一次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第一次等离子溅射沉积的压力；
(3)预沉积：不开启射频，通入氨气进行预沉积；
(4)一次等离子溅射沉积：通入氨气和硅烷，开启射频等离子溅射沉积；其中氨气的通入流量为3.2～3.5升/分钟，硅烷的通入流量为650～700毫升/分钟，等离子溅射沉积时间为3～4分钟；
(5)抽真空：把第一次沉积未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空；
(6)二次调压：通入氨气进行石英管内压力的调整，保持第二次等离子溅射沉积的压力；
(7)二次等离子溅射沉积：通入流量为6～6.3升/分钟的氨气，500～540毫升/分钟的硅烷，并开启射频等离子溅射沉积6分钟～6分50秒；
(8)清洗、抽真空：通氮气进行石英炉管吹扫，然后打开真空泵，将石英炉管内未反应完的氨气和硅烷及其他生成物抽空，保持真空状态；
(9)充氮、出舟：通入氮气，使石英炉管内压力达到大气压状态，然后将镀完膜的硅片运出石英炉管。
9.根据权利要求8所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中氨气的通入流量为4.3～4.5升/分钟，通入时间为25～30s，通入氨气后调节管内压力为75～85Pa；所述步骤(3)中氨气的通入流量为6～6.2升/分钟，时间为100～120s。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能电池片的生产方法，其特征在于：所述步骤(6)中氨气的通入流量为6～6.5升/分钟，通入时间为25～30s，通入氨气后调节管内压力为75～85Pa；所述步骤(8)中，通入流量为8～12升/分钟的氮气进行吹扫，吹扫时间为30s～1分钟；所述步骤(9)中氮气的通入流量为8～10升/分钟，通入时间为1.5～2分钟。
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