CN109560167A - 一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池片生产技术领域,具体涉及一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,包括插片、扩散前酸腐及甩干、磷扩散、等离子体边缘刻蚀、去除磷硅玻璃、PECVD、背电极印刷及烘干、背电场印刷及烘干、正电极印刷与烧结等工艺步骤。本发明采用化学刻蚀的方法,利用氢氟酸溶液腐蚀黑硅表面,祛除边缘P‑N结,防止电池片上下导通,生产出的多晶电池效率提升高,采用多晶黑硅电池封装的组件功率也大大提高,整个制作工艺简单,不对黑硅造成额外的损伤,使多晶组件可在各种使用条件下保持可靠性,保证了多晶组件在光伏电站整个生命周期发电量的稳定。
Description
技术领域
本发明属于电池片生产技术领域,具体涉及一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法。
背景技术
在全球的晶体硅光伏产品中,多晶产品仍然占有50%以上的市场需求。多晶产品具有单瓦价格低、工艺成熟、组件可靠性高的特点,有效降低光伏电站风险,为光伏电站收益提供可靠保障。
多晶黑硅制绒工艺主要是干法制绒,干法黑硅制绒工艺为反应离子刻蚀法(Reactive Ion Etching,RIE),该方法是等离子体在电场作用下加速撞击黑硅,在黑硅表面形成纳米结构,从而降低多晶黑硅的反射率。该工艺对多晶电池效率提升不高。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提供一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法技术方案。
所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)插片:先对黑硅进行检验,将检验合格的黑硅顺序插入承片盒中;
(2)扩散前酸腐及甩干:将承片盒放入花篮,将花篮放入具有氢氟酸水溶液的清洗槽中清洗,清洗完后取出待测片称取减薄量,在显微镜下观察绒面状态,直至黑硅符合要求;
(3)磷扩散;
(4)等离子体边缘刻蚀:
(4.1)在待刻蚀黑硅的两边,分别放置一片与黑硅同样大小的环氧板,叠放整齐,用夹具夹紧,确保待刻蚀的黑硅中间没有缝隙,最上面与下面其他片子方向相反,将夹具平稳放入反应室的支架上,关好反应室的盖子;
(4.2)用刻蚀机刻蚀,去除黑硅的边缘P-N结,刻蚀完成后取出黑硅;
(4.3)待黑硅充分冷却后,每批相隔抽检3片在冷热探针下测其导电类型,黑硅四个边沿的导电类型要求均为P型,若任何一个边沿没有刻蚀合格则此批黑硅需要重新刻蚀用冷热探针重新测量导电类型;
(4.4)测试通过后,用真空吸笔将黑硅的扩散面朝同一方向装入到承片盒中;
去除磷硅玻璃:
(5)去除磷硅玻璃:用磷源腐蚀机对刻蚀过的黑硅去除磷硅玻璃;
(6)修正刻蚀:采用质量分数为0.036%的KOH溶液清洗黑硅,刻蚀时间为1~3分钟,通过修正刻蚀去除黑硅表面的纳米结构变为小金字塔状;
(7)RCA清洗;
(8)PECVD:将清洗完的黑硅用吸笔装入舟内,再将载有满舟的小车推至PECVD设备,然后进行镀膜工艺,镀膜完成后将小车推至冷却房内冷却8~10分钟,然后卸片;
(9)背电极印刷及烘干,将沉积过减反射膜的黑硅镀膜面向下按,整体放入载片盒中,然后进行背电极印刷,印刷完成后烘干;
(10)背电场印刷及烘干,其中,浆料在使用前放到JB300-D搅拌机上搅拌35~45min,转速50转/min;
(11)正电极印刷与烧结,先印刷正电极,印刷过正电极的黑硅自动流入烧结炉烧结。
所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在步骤(2)中,每清洗一篮黑硅,需要向每个清洗槽中补充氢氧化钠水溶液,花篮清洗完后取出待测片称取减薄量,在显微镜下观察绒面状态,根据减薄量和绒面对补液量进行控制。
所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在步骤(11)后对电池片进行检测。
所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在对电池片进行检测后,再对电池片进行包装,包装的具体操作是用裁好的热封塑料把这电池片包整齐,裁边使多余的热封塑料尽可能少,用刀片在四周开两个透气孔,然后放入热收缩包装机内进行热收缩包装,在包装上贴上档次标签。
所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在步骤(6)中,KOH溶液的质量分数为0.036%。
所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在步骤(6)中,修正刻蚀的时间为3分钟。
本发明采用化学刻蚀的方法,利用氢氟酸溶液腐蚀黑硅表面,祛除边缘P-N结,防止电池片上下导通,生产出的多晶电池效率提升高,采用多晶黑硅电池封装的组件功率也大大提高,整个制作工艺简单,不对黑硅造成额外的损伤,使多晶组件可在各种使用条件下保持可靠性,保证了多晶组件在光伏电站整个生命周期发电量的稳定。
附图说明
图1为不同KOH修正刻蚀时间黑硅的表面形貌图,(a)代表1分钟,(b)代表2分钟,(c)代表3分钟。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,包括以下步骤:
(1)插片:先对黑硅进行检验,将检验合格的黑硅顺序插入承片盒中;
(2)扩散前酸腐及甩干:将承片盒放入花篮,将花篮放入具有氢氟酸水溶液的清洗槽中清洗,每清洗一篮黑硅,需要向每个清洗槽中补充氢氧化钠水溶液,花篮清洗完后取出待测片称取减薄量,在显微镜下观察绒面状态,根据减薄量和绒面对补液量进行控制,直至黑硅符合要求;
(3)磷扩散;
(4)等离子体边缘刻蚀:
(4.1)在待刻蚀黑硅的两边,分别放置一片与黑硅同样大小的环氧板,叠放整齐,用夹具夹紧,确保待刻蚀的黑硅中间没有缝隙,最上面与下面其他片子方向相反,将夹具平稳放入反应室的支架上,关好反应室的盖子;
(4.2)用刻蚀机刻蚀,去除黑硅的边缘P-N结,刻蚀完成后取出黑硅;
(4.3)待黑硅充分冷却后,每批相隔抽检3片在冷热探针下测其导电类型,黑硅四个边沿的导电类型要求均为P型,若任何一个边沿没有刻蚀合格则此批黑硅需要重新刻蚀用冷热探针重新测量导电类型;
(4.4)测试通过后,用真空吸笔将黑硅的扩散面朝同一方向装入到承片盒中;
去除磷硅玻璃:
(5)去除磷硅玻璃:用磷源腐蚀机对刻蚀过的黑硅去除磷硅玻璃;
(6)修正刻蚀:采用质量分数为0.036%的KOH溶液清洗黑硅,刻蚀时间为1~3分钟,通过修正刻蚀去除黑硅表面的纳米结构变为小金字塔状;
(7)PECVD:(6.1)将清洗完的黑硅用吸笔装入舟内,再将载有满舟的小车推至PECVD设备,然后进行镀膜工艺,镀膜完成后将小车推至冷却房内冷却8~10分钟,然后卸片;
(8)背电极印刷及烘干,将沉积过减反射膜的黑硅镀膜面向下按,整体放入载片盒中,然后进行背电极印刷,印刷完成后烘干;
(9)背电场印刷及烘干,其中,浆料在使用前放到JB300-D搅拌机上搅拌40min,转速50转/min;
(10)正电极印刷与烧结,先印刷正电极,印刷过正电极的黑硅自动流入烧结炉烧结;
(11)对电池片进行检测;
(12)对电池片进行包装,包装的具体操作是用裁好的热封塑料把这电池片包整齐,裁边使多余的热封塑料尽可能少,用刀片在四周开两个透气孔,然后放入热收缩包装机内进行热收缩包装,在包装上贴上档次标签。
在上述工艺中,步骤(3)的磷扩散和步骤(5)去除磷硅玻璃为常规工艺。其中,步骤(5)的目的是祛除扩散后在扩散面形成的含磷的SiO2。其工艺原理:氢氟酸与二氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体,在氢氟酸过量的情况下,四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸,从而将磷硅玻璃祛除。
在步骤(4)等离子体边缘刻蚀中,工艺的目的是祛除边缘P-N结,防止电池片上下导通。工艺原理是基于真空中的高频激励而产生辉光放电将四氟化碳中的氟离子电离出来从而获得化学活性微粒与被刻蚀材料起化学反应产生辉发性物质进行刻蚀的。其主反应方程式:。
冷热探针测试原理:热探针和N型半导体接触时,传导电子将流向温度较低的区域,使得热探针处电子缺少,因而冷探针处电势相对于热探针处电势而言是负的,生产线上冷探针接万用表的正极,热探针接万用表的负极,故N型硅冷热探针测试数值为负的,P型硅测量测试为正的。
在步骤(6)中,采用质量分数为0.036%的KOH溶液清洗黑硅,表面形貌如图1所示,表面纳米结构变成小金字塔状,在修正刻蚀之后加入RCA清洗,RCA清洗为本领域常规的工艺,结果如表1所示,修正刻蚀后的黑硅太阳电池效率均有所提高,修正刻蚀2分钟Isc提高了30mA,效率提高了0.06%,修正刻蚀3分钟Isc提高了0.23%。显然修正刻蚀后的纳米绒面是小金字塔状,底部都暴露在外面,能够进一步更好的清洗和钝化。
为证实RCA清洗是否有效,采用KOH修正刻蚀3分钟的黑硅片进行流片,其实验结果如表2所示,黑硅多晶电池的最高效率达到了18%,平均效率达到17.5%,比对照组的平均效率要高0.3%,突破了多晶黑硅太阳电池在转换效率上的一大瓶颈,因此,RCA清洗是有效的,RCA清洗不但可以把黑硅纳米结构表面残留的金属颗粒清洗干净,还可以把上面的其他杂质同时去除掉,金属颗粒清洗干净就不会有漏电发生,同时微纳复合结构会吸收更多的光,增加了黑硅中的光生电子孔穴对,而且表面复合中心减少,这些都是黑硅太阳电池效率提高必不可少的因素。而且由于表面复合的减少和光吸收绿的增加,黑硅太阳电池的短路电流有150~200mA的提升。
Claims (6)
1.一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)插片:先对黑硅进行检验,将检验合格的黑硅顺序插入承片盒中;
(2)扩散前酸腐及甩干:将承片盒放入花篮,将花篮放入具有氢氟酸水溶液的清洗槽中清洗,清洗完后取出待测片称取减薄量,在显微镜下观察绒面状态,直至黑硅符合要求;
(3)磷扩散;
(4)等离子体边缘刻蚀:
(4.1)在待刻蚀黑硅的两边,分别放置一片与黑硅同样大小的环氧板,叠放整齐,用夹具夹紧,确保待刻蚀的黑硅中间没有缝隙,最上面与下面其他片子方向相反,将夹具平稳放入反应室的支架上,关好反应室的盖子;
(4.2)用刻蚀机刻蚀,去除黑硅的边缘P-N结,刻蚀完成后取出黑硅;
(4.3)待黑硅充分冷却后,每批相隔抽检3片在冷热探针下测其导电类型,黑硅四个边沿的导电类型要求均为P型,若任何一个边沿没有刻蚀合格则此批黑硅需要重新刻蚀用冷热探针重新测量导电类型;
(4.4)测试通过后,用真空吸笔将黑硅的扩散面朝同一方向装入到承片盒中;
去除磷硅玻璃:
(5)去除磷硅玻璃:用磷源腐蚀机对刻蚀过的黑硅去除磷硅玻璃;
(6)修正刻蚀:采用质量分数为0.030~0.040%的KOH溶液清洗黑硅,刻蚀时间为1~3分钟,通过修正刻蚀去除黑硅表面的纳米结构变为小金字塔状;
(7)RCA清洗;
(8)PECVD:将清洗完的黑硅用吸笔装入舟内,再将载有满舟的小车推至PECVD设备,然后进行镀膜工艺,镀膜完成后将小车推至冷却房内冷却8~10分钟,然后卸片;
(9)背电极印刷及烘干,将沉积过减反射膜的黑硅镀膜面向下按,整体放入载片盒中,然后进行背电极印刷,印刷完成后烘干;
(10)背电场印刷及烘干,其中,浆料在使用前放到JB300-D搅拌机上搅拌35~45min,转速50转/min;
(11)正电极印刷与烧结,先印刷正电极,印刷过正电极的黑硅自动流入烧结炉烧结。
2.根据权利要求1所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在步骤(2)中,每清洗一篮黑硅,需要向每个清洗槽中补充氢氧化钠水溶液,花篮清洗完后取出待测片称取减薄量,在显微镜下观察绒面状态,根据减薄量和绒面对补液量进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在步骤(11)后对电池片进行检测。
4.根据权利要求3所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在对电池片进行检测后,再对电池片进行包装,包装的具体操作是用裁好的热封塑料把这电池片包整齐,裁边使多余的热封塑料尽可能少,用刀片在四周开两个透气孔,然后放入热收缩包装机内进行热收缩包装,在包装上贴上档次标签。
5.根据权利要求1所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在步骤(6)中,KOH溶液的质量分数为0.036%。
6.根据权利要求1所述的一种多晶黑硅电池片的化学刻蚀制造方法,其特征在于在步骤(6)中,修正刻蚀的时间为3分钟。
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CN113451440A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-28 | 浙江艾能聚光伏科技股份有限公司 | 一种黑硅电池片的生产方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190402 |