CN109713082A - 一种太阳电池中多晶硅膜层的钝化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳电池中多晶硅膜层的钝化方法，包括以下步骤：A)在多晶硅膜层的表面沉积一层掩膜，然后在所述掩膜的表面复合一层指栅线图形的有机蜡，得到预处理的多晶硅膜层；B)将预处理的多晶膜层先浸入第一HF溶液中，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，再使用碱溶液将有机蜡清洗除去；C)将除去有机蜡的多晶硅膜层浸入制绒碱液中，蚀刻没有掩膜保护区域的多晶硅膜层，再使用第二HF溶液将掩膜清洗除去，得到具有指栅线图案的多晶硅膜层；D)将所述具有指栅线图案的多晶硅膜层依次进行钝化和丝网印刷。本发明利用掩膜和有机蜡实现选择性的多晶硅钝化技术，达到金属区域多晶硅保留，其他地方被刻蚀掉，而且实现了极低的吸光系数。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳电池中多晶硅膜层的钝化方法。
背景技术
太阳电池的开路电压直接受太阳电池内部复合的影响，而太阳电池发展至今金属接触区域的复合已经占到了很多的比重，是限制太阳电池开路进一步提升的主要因素。
目前，钝化接触技术十分火热，所谓的钝化接触技术是指在用于收集电流作用的金属电极不直接与硅基体接触，之间多了一层超薄的氧化层还有一层掺杂的多晶硅膜层。这样设计的好处就是保证金属电极与硅基体之间的金属复合电流密度几乎降至为零，而且用超薄氧化层的多晶硅钝化的界面态复合也得到了降低，于是与太阳电池饱和复合电流密度负相关的太阳电池开路电压得到极大的提升。
但是，用于钝化接触技术的多晶硅吸光系数很大，会相应地减少进入太阳电池体区光子的总量，从而降低了太阳电池的短路电流。因此，目前钝化接触技术无法将钝化接触技术应用在太阳电池的正面，一般都用于太阳电池的背面，以便对光的吸收的影响降到最低。因此，为了进一步提升太阳能电池的效率，必须要解决多晶硅吸收光的问题。
发明内容
本发明提供了一种太阳电池中多晶硅膜层的钝化方法，本发明中的钝化方法能够避免多晶硅吸收光的问题，提高太阳电池的效率。
本发明提供一种太阳电池中多晶硅膜层的钝化方法，包括以下步骤：
A)在多晶硅膜层的表面沉积一层掩膜，然后在所述掩膜的表面复合一层指栅线图形的有机蜡，得到预处理的多晶硅膜层；
B)将预处理的多晶硅膜层先浸入第一HF溶液中，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，再使用碱溶液将有机蜡清洗除去；
C)将除去有机蜡的多晶硅膜层浸入制绒碱液中，蚀刻没有掩膜保护区域的多晶硅，再使用第二HF溶液将掩膜清洗除去，得到具有指栅线图案的多晶硅膜层；
D)将所述具有指栅线图案的多晶硅膜层依次进行钝化、丝网印刷和烧结。
优选的，所述掩膜为氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜。
优选的，所述掩膜的厚度为60～160nm。
优选的，所述有机蜡的指栅线的线宽为100～300μm。
优选的，所述第一HF溶液的质量浓度为5～50％。
优选的，所述步骤B)中的碱溶液的质量浓度为0.1～10％。
优选的，所述步骤B)中的碱溶液包括碱和二乙二醇丁醚；所述碱为KOH和/或NaOH。
优选的，所述制绒碱液包括KOH和制绒添加剂。
优选的，所述制绒碱液的质量浓度为1～15％。
优选的，所述第二HF溶液的质量浓度为0.1～10％。
本发明提供了一种太阳电池中多晶硅膜层的钝化方法，包括以下步骤：A)在多晶硅膜层的表面沉积一层掩膜，然后在所述掩膜的表面复合一层指栅线图形的有机蜡，得到预处理的多晶硅膜层；B)将预处理的多晶膜层先浸入第一HF溶液中，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，再使用碱溶液将有机蜡清洗除去；C)将除去有机蜡的多晶硅膜层浸入制绒碱液中，蚀刻没有掩膜保护区域的多晶硅膜层，再使用第二HF溶液将掩膜清洗除去，得到具有指栅线图案的多晶硅膜层；D)将所述具有指栅线图案的多晶硅膜层依次进行钝化和丝网印刷。本发明巧妙地利用掩膜和有机蜡实现选择性的氧化层叠加多晶硅钝化技术，达到金属区域多晶硅保留，其他地方被刻蚀掉，不仅可以降低金属区域的面积从而提升太阳电池的开路电压，而且实现了极低的吸光系数，而且过程简单，成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明中钝化方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种阳电池中多晶硅膜层的钝化方法，包括以下步骤：
A)在多晶硅膜层的表面沉积一层掩膜，然后在所述掩膜的表面复合一层指栅线图形的有机蜡，得到预处理的多晶硅膜层；
B)将预处理的多晶硅膜层先浸入第一HF溶液中，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，再使用碱溶液将有机蜡清洗除去；
C)将除去有机蜡的多晶硅膜层浸入制绒碱液中，蚀刻没有掩膜保护区域的多晶硅膜层，再使用第二HF溶液将掩膜清洗除去，得到具有指栅线图案的多晶硅膜层；
D)将所述具有指栅线图案的多晶硅膜层依次进行钝化和丝网印刷。
本发明中所说的多晶硅膜层，指的是复合在氧化层上的多晶硅，而所述氧化层复合在所述硅基体的表面。
本发明优选现在所述多晶硅膜层的表面沉积一层掩膜，然后再在所述掩膜的表面复合一层有机蜡，所述有机蜡为指栅线图形，所述指栅线图形与本发明中太阳电池中的金属电极的形状一致，其目的是保证蚀刻后的多晶硅图案能够充分与金属电极接触。
在本发明中，所述掩膜的成分为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；所述掩膜的厚度优选为60～160nm，更优选为70～150nm，最优选为100～120nm。
本发明优选采用PECVD(等离子体增强化学的气相沉积法)沉积所述掩膜，所述PECVD沉积的温度优选为400～550℃，更优选为450～500℃；所述PECVD沉积的时间优选为300～1000s，更优选为500～800s。
所述有机蜡层中，指栅线的线宽优选为100～300μm，更优选为150～250μm，最优选为200μm。
本发明优选采用丝网印刷或喷墨(inkjet)的方法在所述掩膜表面复合所述有机蜡层，所述丝网印刷方法中，丝网印刷的速度优选为180～200mm/s；所述丝网的间距优选为-1100～-1400μm，所述刮刀的高度优选为-650～-1000μm；所述丝网印刷的压力优选为55～65N。
得到预处理的多晶硅片之后，本发明将所述预处理的多晶硅片先浸入第一HF溶液中，将没有有机蜡保护的区域内的掩膜蚀刻掉，因为有机蜡不和HF酸反应，所以没有有机蜡保护地方的掩膜就被刻蚀掉了，但是有有机蜡保护的地方就可以很好的保存下来，然后使用浓度较低的碱溶液洗掉有机蜡，因为掩膜不和碱反应，所以带有指栅线图案区域的掩膜就被保留下来，所有的有机蜡被洗掉了。
在本发明中，所述第一HF溶液的浓度优选为5～50％，更优选为10～40％，最优选为20～30％，具体的，在本发明的实施例中，可以是，5％、30％或50％；在所述第一HF溶液中浸泡的时间优选为1～10min，更优选为2～8min，最优选为5～7min；在所述第一HF溶液中浸泡的温度优选为8～25℃，更优选为10～20℃。
所述清洗有机蜡所使用的碱溶液优选包括碱和二乙二醇丁醚(BDG)，所述碱优选为KOH和/或NaOH；该步骤所使用的碱溶液浓度很低，优选为0.1～10％，更优选为1～8％。最优选为2～5％，具体的，在本发明的实施例中，可以是1％、5％或10％
将去除掉有机蜡的多晶硅片浸入制绒碱液中，将没有掩膜保护区域的多晶硅蚀刻掉，然后再使用第二HF溶液将掩膜清洗除去，得到具有指栅线图案的多晶硅片。
在本发明中，所述制绒碱液的成分优选为KOH和制绒添加剂；所述制绒碱液的质量浓度优选为1～15％，更优选为3～12％，最优选为5～10％，具体的，在本发明的实施例中，可以是1％、5％或15％；浸入所述制绒碱液中的时间优选为2～8min，更优选为3～7min，最优选为5～6min；浸入所述制绒碱液中的温度优选为60～80℃，更优选为65～75℃，最优选为70℃。
所述第二HF溶液的浓度优选为0.1～10％，更优选为1～8％，最优选为3～5％，具体的，在本发明的实施例中，可以是1％、5％或10％。
得到具有指栅线图案的多晶硅之后，本发明将其进行钝化、丝网印刷和烧结，在本发明中，所述钝化具体为：正面第一钝化层为Al2O3层，且所述第一钝化层的厚度为2nm～20nm，包括端点值；正面所述第二钝化层为SiN层，且所述第二钝化层的厚度为60nm～80nm，包括端点值。
背面所述钝化层为SiN层，且所述第二钝化层的厚度为60nm～80nm，包括端点值。
在正背减反射膜上采用丝网印刷分别制作电极，上表面为银铝电极，下表面为银电极，最终得到N型双面电池，然后进入烧结炉经过高温烧结，达到欧姆接触的效果。
经过上述步骤之后，本发明得到的多晶硅只在与金属电极接触的地方有多晶硅，而没有金属电极接触的地方没有多晶硅，这样就能很好的解决多晶硅用于太阳电池正面的吸光问题了。
本发明提供了一种太阳电池中多晶硅膜层的钝化方法，包括以下步骤：A)在多晶硅的表面沉积一层掩膜，然后在所述掩膜的表面复合一层指栅线图形的有机蜡，得到预处理的多晶硅膜层；B)将预处理的多晶硅膜层先浸入第一HF溶液中，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，再使用碱溶液将有机蜡清洗除去；C)将除去有机蜡的多晶硅膜层浸入制绒碱液中，蚀刻没有掩膜保护区域的多晶硅，再使用第二HF溶液将掩膜清洗除去，得到具有指栅线图案的多晶硅膜层；D)将所述具有指栅线图案的多晶硅膜层依次进行钝化和丝网印刷。本发明巧妙地利用掩膜和有机蜡实现选择性的氧化层叠加多晶硅钝化技术，达到金属区域多晶硅保留，其他地方被刻蚀掉，不仅可以降低金属区域的面积从而提升太阳电池的开路电压，而且实现了极低的吸光系数，而且过程简单，成本低廉。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种太阳电池中多晶硅的钝化方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
取复合有氧化层和多晶硅的硅基体，在多晶硅的表面沉积一层氧化硅掩膜层，厚度为60nm，然后通过丝网印刷在掩膜层上印刷有机蜡层，有机蜡层具有指栅线式的图案，指栅线的线宽为100μm。
将上述多晶硅置于质量浓度5％HF溶液中，在8℃下蚀刻2min，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，然后使用质量浓度为10％的碱溶液洗掉有机蜡层，碱溶液为NaOH和BDG的混合溶液；
将上述清洗掉有机蜡层的多晶硅浸入质量浓度为1％的制绒碱液(KOH和制绒添加剂)中，在60℃下蚀刻5min，蚀刻没有掩膜保护的多晶硅，最后在使用质量浓度1％HF溶液洗掉指栅线图案的掩膜，得到具有指栅线图案的多晶硅。
将处理好的多晶硅膜层进行钝化，第一钝化层为Al2O3层，厚度为2nm，第二钝化层为SiN层，厚度为60nm；背面钝化层为SiN层，厚度为60nm；
然后在正背减反射膜上采用丝网印刷分别制作电极，上表面为银铝电极，下表面为银电极，最终得到N型双面电池，然后进入烧结炉经过高温烧结，得到太阳电池。
实施例2
取复合有氧化层和多晶硅的硅基体，在多晶硅的表面沉积一层氧化硅掩膜层，厚度为160nm，然后通过丝网印刷在掩膜层上印刷有机蜡层，有机蜡层具有指栅线式的图案，指栅线的线宽为300μm。
将上述多晶硅置于质量浓度50％HF溶液中，在25℃下蚀刻8min，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，然后使用质量浓度为1％的碱溶液洗掉有机蜡层，碱溶液为KOH和BDG的混合溶液；
将上述清洗掉有机蜡层的多晶硅浸入质量浓度为15％的碱液(KOH和制绒添加剂)中，在70℃下蚀刻2min，蚀刻没有掩膜保护的多晶硅，最后在使用质量浓度10％HF溶液洗掉指栅线图案的掩膜，得到具有指栅线图案的多晶硅。
将处理好的多晶硅膜层进行钝化，第一钝化层为Al2O3层，厚度为2nm，第二钝化层为SiN层，厚度为60nm；背面钝化层为SiN层，厚度为60nm；
然后在正背减反射膜上采用丝网印刷分别制作电极，上表面为银铝电极，下表面为银电极，最终得到N型双面电池，然后进入烧结炉经过高温烧结，得到太阳电池。
实施例3
取复合有氧化层和多晶硅的硅基体，在多晶硅的表面沉积一层氧化硅掩膜层，厚度为100nm，然后通过丝网印刷在掩膜层上印刷有机蜡层，有机蜡层具有指栅线式的图案，指栅线的线宽为200μm。
将上述多晶硅置于质量浓度30％HF溶液中，在15℃下蚀刻5min，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，然后使用质量浓度为5％的碱溶液洗掉有机蜡层，碱溶液为KOH和BDG的混合溶液；
将上述清洗掉有机蜡层的多晶硅浸入质量浓度为5％的制绒碱液(KOH和制绒添加剂)中，在80℃下蚀刻8min，蚀刻没有掩膜保护的多晶硅，最后在使用质量浓度5％HF溶液洗掉指栅线图案的掩膜，得到具有指栅线图案的多晶硅。
将处理好的多晶硅膜层进行钝化，第一钝化层为Al2O3层，厚度为2nm，第二钝化层为SiN层，厚度为60nm；背面钝化层为SiN层，厚度为60nm；
然后在正背减反射膜上采用丝网印刷分别制作电极，上表面为银铝电极，下表面为银电极，最终得到N型双面电池，然后进入烧结炉经过高温烧结，得到太阳电池。
对实施例1～3中的太阳电池性能进行检测，结果如表1所示。
表1本发明实施例1～3中太阳电池的性能
| 短路电流 | 电池效率 | |
| 测试方法 | HALM测试机 | HALM测试机 |
| 1 | 9.86mA/cm<sup>2</sup> | 22.78％ |
| 2 | 9.80mA/cm<sup>2</sup> | 22.70％ |
| 3 | 9.84mA/cm<sup>2</sup> | 22.84％ |
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种太阳电池中多晶硅膜层的钝化方法，包括以下步骤：
A)在多晶硅膜层的表面沉积一层掩膜，然后在所述掩膜的表面复合一层指栅线图形的有机蜡，得到预处理的多晶硅膜层；
B)将预处理的多晶硅膜层先浸入第一HF溶液中，蚀刻没有有机蜡保护区域的掩膜，再使用碱溶液将有机蜡清洗除去；
C)将除去有机蜡的多晶硅膜层浸入制绒碱液中，蚀刻没有掩膜保护区域的多晶硅，再使用第二HF溶液将掩膜清洗除去，得到具有指栅线图案的多晶硅膜层；
D)将所述具有指栅线图案的多晶硅膜层依次进行钝化、丝网印刷和烧结。
2.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述掩膜为氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜。
3.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述掩膜的厚度为60～160nm。
4.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述有机蜡的指栅线的线宽为100～300μm。
5.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述第一HF溶液的质量浓度为5～50％。
6.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述步骤B)中的碱溶液的质量浓度为0.1～10％。
7.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述步骤B)中的碱溶液包括碱和二乙二醇丁醚；所述碱为KOH和/或NaOH。
8.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述制绒碱液包括KOH和制绒添加剂。
9.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述制绒碱液的质量浓度为1～15％。
10.根据权利要求1所述的钝化方法，其特征在于，所述第二HF溶液的质量浓度为0.1～10％。
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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: 20190503 |