CN109755346A - 一种太阳能电池片的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种太阳能电池片的生产工艺，其生产工艺包括以下步骤：（1）、硅片清洗制绒；（2）预检及重新制绒；（3）、扩散制结；4）、刻边；（5）、利用PECVD设备制成减少硅片表面反射的SiN薄膜；（6）、网丝印刷烘干烧结；（7）、烧结后预检及处理；（8）、终检。本发明的一种太阳能电池片的生产工艺，其生产过程中对不合格半成品进行二次加工回炉处理，再次将不合格的半成品投入生产中来，该工艺降低了太阳能电池片的生产成本。

Description

一种太阳能电池片的生产工艺

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种太阳能电池片的生产工艺。

背景技术

太阳能是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线，在现代一般用作发电或者为热水器提供能源，自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等，在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展，太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源，广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等，太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳，植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来，煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源，地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。太阳能电池片是人类利用太阳能的一种方式，而太阳能电池片在生产过程中，半成品不符合标准后无法再回收利用的情况，不仅对环境造成污染，同时也增加了太阳能电池片的生产制造成本，不符合企业自身的利益。

发明内容

为了克服现有的太阳能电池片生产成本高的不足，本发明提供了一种太阳能电池片的生产工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能电池片的生产工艺，其生产工艺包括以下步骤：

（1）、硅片清洗制绒：通过HCL消除硅片表面有机物和金属杂质，去除硅片表面的切割损坏层，利用NaOH溶液对硅片进行制备绒面；

（2）预检及重新制绒：对制绒好的硅片进行检查，将不合格的硅片挑出后重新制绒。

（3）、扩散制结：将制绒处理过的硅片放入扩散设备中进行扩散制结处理，POCL3液态分子在N2载气的携带下进入炉管，在大于600°的高温下分解，并扩散进入硅片表面，激活形成N型掺杂，与P型衬底形成PN结；POCl3在大于600度的高温下分解生成五氯化磷和五氧化二磷，生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅和磷原子， POCl3热分解时，PCl5进一步分解成P2O5并放出氯气，生成的P2O5进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。

（4）、刻边：将经过扩散制结处理的硅片采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子与硅进行反应，形成挥发性生成物四氟化硅而被去除，去除扩散后硅片周边形成的短路环，去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃；

（5）、利用PECVD设备制成减少硅片表面反射的SiN薄膜；

（6）、网丝印刷烘干烧结：在硅片正电极表面印刷Ag金属浆料，在硅片背面印刷Al金属浆料，将硅片正电极表面印刷的Ag金属浆料和在硅片背面印刷的Al金属浆料进行烘干，将印刷好的硅片放入烧结设备中进行烧结处理。

（7）、烧结后预检及处理：对烧结的硅片进行检查，将不合格的硅片挑出处理硅片表面后重新烧结；将烧结不合格的硅片放入氢氧化钠溶液中除去烧结不合格的硅片上的铝层得到去铝烧结不合格的硅片 ；去铝烧结不合格的硅片经过清洗后，浸泡在硝酸溶液中将去铝烧结不合格的硅片表面的银分解掉，得到去银烧结不合格的硅片，进而得到烧结前的待烧结硅片；

（8）、终检：用自动分选机将电池转化率分级、检验并包装。

进一步的，包括步骤5中的SiN薄膜的厚度为70-80nm。

进一步的，包括步骤6中的烧结：将印刷好的硅片采用250～300℃预热20秒，之后升温至300～500℃并保持一分钟，然后升温至600-800℃并保持3分钟，之后降温至室温。

进一步的，包括步骤7中的氢氧化钠溶液由固体氢氧化钠与水相互溶解制成。

本发明的有益效果是，本发明的一种太阳能电池片的生产工艺，其生产过程中对不合格半成品进行二次加工回炉处理，再次将不合格的半成品投入生产中来，有效的降低了生产过程中的太阳能电池片的报废率，该工艺降低了太阳能电池片的生产成本。

具体实施方式

本发明的一种太阳能电池片的生产工艺，其生产工艺包括以下步骤：

（1）、硅片清洗制绒：通过HCL消除硅片表面有机物和金属杂质，去除硅片表面的切割损坏层，利用NaOH溶液对硅片进行制备绒面；

（2）预检及重新制绒：对制绒好的硅片进行检查，将不合格的硅片挑出后重新制绒。

（3）、扩散制结：将制绒处理过的硅片放入扩散设备中进行扩散制结处理，POCL3液态分子在N2载气的携带下进入炉管，在大于600°的高温下分解，并扩散进入硅片表面，激活形成N型掺杂，与P型衬底形成PN结；POCl3在大于600度的高温下分解生成五氯化磷和五氧化二磷，生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅和磷原子， POCl3热分解时，PCl5进一步分解成P2O5并放出氯气，生成的P2O5进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。

（4）、刻边：将经过扩散制结处理的硅片采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子与硅进行反应，形成挥发性生成物四氟化硅而被去除，去除扩散后硅片周边形成的短路环，去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃；

（5）、利用PECVD设备制成减少硅片表面反射的SiN薄膜；

（6）、网丝印刷烘干烧结：在硅片正电极表面印刷Ag金属浆料，在硅片背面印刷Al金属浆料，将硅片正电极表面印刷的Ag金属浆料和在硅片背面印刷的Al金属浆料进行烘干，将印刷好的硅片放入烧结设备中进行烧结处理。

（7）、烧结后预检及处理：对烧结的硅片进行检查，将不合格的硅片挑出处理硅片表面后重新烧结；将烧结不合格的硅片放入氢氧化钠溶液中除去烧结不合格的硅片上的铝层得到去铝烧结不合格的硅片 ；去铝烧结不合格的硅片经过清洗后，浸泡在硝酸溶液中将去铝烧结不合格的硅片表面的银分解掉，得到去银烧结不合格的硅片，进而得到烧结前的待烧结硅片；

（8）、终检：用自动分选机将电池转化率分级、检验并包装。

步骤5中的SiN薄膜的厚度为70-80nm。步骤6中的烧结：将印刷好的硅片采用250～300℃预热20秒，之后升温至300～500℃并保持一分钟，然后升温至600-800℃并保持3分钟，之后降温至室温。步骤7中的氢氧化钠溶液由固体氢氧化钠与水相互溶解制成。

磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层，丝网印刷：用网丝印刷的方法，完成背场、背电极、正栅线电极的制作，以便引出产生的光生电流，给硅片表面印刷一定图形的Ag金属浆料和Al金属浆料，通过烧结后形成欧姆接触，使电流有效的输出，在硅片正电极表面印刷Ag金属浆料，印成栅线状，在实现良好接触的同事使光线有较高的透过率，在硅片背面印刷Al金属浆料，一是为了克服由于电池串联引起的电阻，二是为了减少背面的复合。印刷时在网版上加入浆料，刮胶对网版施加一定压力，同时朝网版另一端移动。浆料在移动中从网孔中挤压到承印物上，由于粘性作用而固着在一定范围之内。由于网版与承印物之间保持一定的间隙，网版通过自身的张力产生对刮胶的回弹力，使网版与承印物只呈移动式线接触，而其它部分与承印物为脱离状态，浆料与丝网发生断裂运动，保证了印刷尺寸精度。刮胶刮过整个版面后抬起，同时网版也抬起，并通过回墨刀将浆料轻刮回初始位置，完成一个印刷行程。银铝浆料为背面导体，作为背电极，提供可焊性；铝浆料为背面导体，作为背面电场，收集电流；银浆料为正面导体，作为正电极，收集电荷。

制绒：利用NaO溶液对单晶硅片进行各向异性腐蚀的特点来制备绒面，

烘干和烧结：烘干金属浆料，将其中的添加料挥发，在背面形成硅合金和银铝合金，以制作良好的背接触，铝硅过程实际上是一个对硅进行P掺杂的过程，需加热到铝硅共熔点577°以上，经过合金化后，随着温度的下降，液相中的硅将重新凝固出来，形成含有少量铝的结晶层，它补偿了N层中的杂质，从而得到以铝为主杂质的P层，达到了消除背结的目的。硅片正面形成银硅合金，形成良好的接触和遮光率，Ag浆料中的玻璃添加料在700°高温下烧穿SiN膜，是的Ag金属接触硅表面，在银硅共熔点（760°）以上进行合金化。所述所述烧结首先采用250～300℃预热使其溶剂挥发，之后快速升温至300～500℃并保持，使得有机树脂分解排除，升温至600-800℃，玻璃与减反层反应实现导电，之后降温至室温。

在硅片表面沉积一层氮化硅减反射膜，以增加入射在硅片上的光的透射，减少反射，氢原子搀杂在氮化硅中附加了氢的钝化作用。其化学反应可以简单写成：SiH4+NH3=SiN:H+3H2。PECVD技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。PECVD方法区别于其它CVD方法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低CVD薄膜沉积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得以在低温下实现。薄膜沉积工艺的低温化（<450℃），节省能源，降低成本，提高产能，减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减。

扩散制结：POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：5POCl3 =3PCl5+P2O5生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P，POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：4PCl5+5O2 =2P2O5+10Cl2生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使POCl3充分的分解和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气。就这样POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。

刻边：采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或各种游离基，这些活性粒子扩散到硅片边缘，在那里与硅进行反应，形成挥发性生成物四氟化硅而被去除。化学公式：CF4+SIO2=SIF4+CO2

具体实施例1：0.1mol/L 氢氧化钠溶液的配制：用小烧杯在台秤上称取120g固体NaOH，加100mL水，振摇使之溶解成饱和溶液，冷却后注入聚乙烯塑料瓶中，密闭，放置数日，澄清后备用。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种太阳能电池片的生产工艺，其特征是，其生产工艺包括以下步骤：

（1）、硅片清洗制绒：通过HCL消除硅片表面有机物和金属杂质，去除硅片表面的切割损坏层，利用NaOH溶液对硅片进行制备绒面；

（2）预检及重新制绒：对制绒好的硅片进行检查，将不合格的硅片挑出后重新制绒。

（3）、扩散制结：将制绒处理过的硅片放入扩散设备中进行扩散制结处理，POCL3液态分子在N2载气的携带下进入炉管，在大于600°的高温下分解，并扩散进入硅片表面，激活形成N型掺杂，与P型衬底形成PN结；POCl3在大于600度的高温下分解生成五氯化磷和五氧化二磷，生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅和磷原子， POCl3热分解时， PCl5进一步分解成P2O5并放出氯气，生成的P2O5进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。

（4）、刻边：将经过扩散制结处理的硅片采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子与硅进行反应，形成挥发性生成物四氟化硅而被去除，去除扩散后硅片周边形成的短路环，去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃；

（5）、利用PECVD设备制成减少硅片表面反射的SiN薄膜；

（6）、网丝印刷烘干烧结：在硅片正电极表面印刷Ag金属浆料，在硅片背面印刷Al金属浆料，将硅片正电极表面印刷的Ag金属浆料和在硅片背面印刷的Al金属浆料进行烘干，将印刷好的硅片放入烧结设备中进行烧结处理。

（7）、烧结后预检及处理：对烧结的硅片进行检查，将不合格的硅片挑出处理硅片表面后重新烧结；将烧结不合格的硅片放入氢氧化钠溶液中除去烧结不合格的硅片上的铝层得到去铝烧结不合格的硅片 ；去铝烧结不合格的硅片经过清洗后，浸泡在硝酸溶液中将去铝烧结不合格的硅片表面的银分解掉，得到去银烧结不合格的硅片，进而得到烧结前的待烧结硅片；

（8）、终检：用自动分选机将电池转化率分级、检验并包装。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片的生产工艺，其特征是，所述步骤5中的SiN薄膜的厚度为70-80nm。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片的生产工艺，其特征是，所述步骤6中的烧结：将印刷好的硅片采用250～300℃预热20秒，之后升温至300～500℃并保持一分钟，然后升温至600-800℃并保持3分钟，之后降温至室温。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片的生产工艺，其特征是，所述步骤7中的氢氧化钠溶液由固体氢氧化钠与水相互溶解制成。